СЕРГІЙ БУРАВЦЕВ, кандидат технічних наук
ОЛЕКСАНДР Хрулі, кандидат технічних наук
Коли мова заходить про капітальний ремонт двигуна, від механіків часто чуєш: «Віддам колінчастий вал шліфувальників, прошліфуйте, і все буде як треба. »На жаль,« як треба »виходить рідко, і якісно відремонтувати колінчастий вал тільки шліфуванням не вдається. Чому? Спробуємо розібратися.
Колінчастий вал, без сумніву, одна з головних, якщо не найголовніша, деталь двигуна, що визначає його надійність і довговічність. У цьому переконатися неважко, досить порівняти ціну клонували з ціною будь-який інший деталі двигуна. А раз так, то в разі зносу або пошкодження під час експлуатації автомобіля колінчастий вал треба постаратися відновити - це, як правило, помітно дешевше, ніж купувати новий.
Але при відновленні колінчастого вала треба пам'ятати: його надійність і довговічність не повинні знизитися. Інакше ремонт, яким би легким і простим він не був, виявиться занадто дорогим, так як гроші і час будуть витрачені даремно.
На жаль, подібна ситуація - не рідкість у вітчизняній практиці. На деяких ремонтних підприємствах колінчастий вал в результаті ремонту іноді набуває майже фантастичні властивості - починають «пропускати» його сальники, виходять з ладу деталі приводу розподільного вала і навіть коробки передач. Трапляється і так, що стрімко падає тиск масла в системі, а при перевірці виявляється, що корінні підшипники швидко зносилися. Часто після ремонту помітно зростають вібрації двигуна, та й працює він занадто шумно. Чому? Причин кілька, але, щоб в них розібратися, спершу спробуємо відповісти на головне питання:
Що трапилося з коленвалом?
Колінчастий вал - деталь не тільки дуже дорога, але і найбільш навантажена (може, тому й дорога). Сили, що діють на нього, дуже великі. Це сили тиску газів, що передаються при згорянні палива через шатуни від поршнів, а також сили інерції від їх зворотно-поступального (вгору-вниз) руху. Більш того, діючі сили змінні за величиною і напрямком, а значить, намагаються гнути і ламати колінчастий вал одночасно в різних перетинах.
Щоб протистояти таким навантаженням, вал повинен бути жорстким і міцним, причому дуже важлива його втомна міцність, тобто здатність витримувати змінні навантаження.
Одночасно поверхні шийок коленвала повинні мати здатність протистояти зносу протягом багатьох тисяч годин роботи. Ну а все разом це досягається відповідною конструкцією, матеріалами і технологією обробки колінчастих валів на заводі-виробнику.
При нормальній експлуатації колінвал буде працювати дуже довго. Але трапляється це, на жаль, не завжди. Якщо використовувати масло низької якості та невідомого походження, не контролювати його рівень, міняти масло і фільтр, «коли доведеться», ганяти двигун тривалий час на максимальних режимах, та ще й не дуже прогрітим, то - будьте впевнені - без наслідків для клонували це не пройде .
Найпоширеніші ушкодження валів - через недостатню мастила. В основному це задираки шийок, тобто «Схоплювання» різнорідних металів в сполученні «шийка-вкладиш» з перенесенням і наволакивания металу однієї деталі на іншу. Задираки завжди супроводжуються збільшенням зазору в підшипнику, зносом робочих поверхонь з глибокими кільцевими ризиками, а іноді - перегрівом і навіть розплавленням вкладишів.
Задираки і знос, як правило, самі по собі не так страшні, - адже у більшості двигунів шийки коленвала можуть бути перешліфувати в ремонтний (зменшений) розмір, причому навіть не в один, а в кілька. Біда в іншому - задирака супроводжується місцевим нагріванням поверхні шийки, іноді вельми і вельми значним, в сотні градусів. А тут ще масло продовжує надходити. Чим не режим загартування?
Після охолодження такий вал обов'язково виявиться деформований. Як? Дуже просто. Та сторона шатунной шийки, яка сприймає найбільше навантаження від шатуна, природно, і розігрівається сильніше. Нагрівання - це розширення, значить, вал буде гнутися так, що щоки кривошипів по обидва боки цієї шатунной шийки виявляться зведеними. Що ж в такому випадку буде з віссю обертання валу? Вона теж зігнеться, а це значить, що порушиться співвісність корінних шийок вала, вал стане відверто кривим. І така ситуація виникає в 99% випадків задирів шийок.
Але як це вплине на ремонт? Ну погнувся вал, і що? Адже є ж ремонтні розміри! Прошліфувати його відразу в другій або навіть у третій ремонт, і всі справи!
Все так в повному обсязі. На практиці ця простота виявляється не тільки оманливою, а й небезпечною.
Як не треба ремонтувати
У багатьох майстерень на деформацію вала взагалі не звертають уваги. Беруть і шліфують криві вали, вважаючи, що після цього вони стають прямими. І цього достатньо.
Недостатньо. Адже на кінцях колінчастого вала знаходяться посадкові поверхні шестерень, шківів, маховиків, а також робочі поверхні під сальники. Всі ці поверхні після шліфування кривого вала виявляються Неспіввісність корінним шийок, тобто набувають взаємне биття.
Згідно ТУ заводів-виготовлювачів, такі биття не повинні перевищувати 0,010-0,020 мм. Куди там! Після описаного «ремонту» інший раз і 0,1 мм можна почитати за благо. Що дає таке биття для двигуна, коротко вже розказано вище. Додамо лише, що при битті поверхні в 0,1 мм навіть найкращий і найдорожчий сальник нездатний забезпечити герметичність. Таке ж биття, наприклад, зірочки ланцюга ГРМ призведе до різкого зниження ресурсу ланцюга, значного зростання шуму і небезпеки поломок натяжителя і заспокоювачів. У свою чергу биття задньої частини колінчастого вала викликає навантаження на первинному валу коробки передач, підшипник якого навряд чи проживе довго.
Але найголовніше, вал стане неврівноваженим - його балансування, ретельно виконана на заводі-виробнику, через зсув осей обертання шийок від їх вихідного положення порушиться. Свою лепту в цю справу вносять і маховики, причому вібрація іноді виявляється настільки сильною, що сама експлуатація автомобіля з таким двигуном проблематична.
Нерідко прошлифовать кривої колінчастий вал буває просто неможливо. Наприклад, якщо биття шийок перевищує їх максимальну ремонтне зменшення, вал зазвичай викидають і купують новий. А це зовсім недешево, особливо, якщо мова йде про іномарках. Але і шліфувати вал відразу в останній ремонтний розмір теж нерозумно - адже його ресурс в цьому випадку практично вичерпується.
Ще одна проблема пов'язана з радіусами кривошипів - при шліфуванні деформованого вала вони, швидше за все, виявляться різними. Тоді двигун додатково отримає вібрації від мас нижніх головок шатунів, що обертаються на різних радіусах, і від різниці в робочих процесах циліндрів через зміну їх робочого об'єму і ступеня стиснення.
Що ж робити з валом, якщо він кривої?
Звичайно, теоретично і кривої колінчастий вал можна (правда, не завжди) відновити так, щоб всі поверхні мали допустимий биття щодо корінних шийок. Теоретично, тому що це занадто складний, трудомісткий і дорогий шлях, що включає цілий ряд операцій, в тому числі відновлення поверхонь, старіння, динамічне балансування і ін.
Набагато простіше спробувати виправити кривої вал так, щоб потім прошлифовать його в найближчий ремонтний розмір. Іншими словами, треба розігнути його назад. Правда, якщо вал має задираки на кількох шиях, та ще розташованих в різних площинах, то крива його прогину стає просторової. Розплутати таку криву - і наука, і детектив одночасно. Але зробити це необхідно, інакше якісно вал не відремонтований.
З огляду на всі ці обставини, в різний час були розроблені спеціальні способи правки колінчастих валів. Розглянемо деякі з них більш детально.
Найвідоміший і поширений спосіб полягає в наступному: вал кладеться на дві опори, а зусилля за допомогою преса прикладається між ними, причому в найбільш віддаленій від осі точці.
Таким способом, дійсно, вдається поправити вал, але встановити точно, в якому конкретно місці виникає деформація при правці, дуже важко. Однак відомо, що деформацій в першу чергу піддаються самі «слабкі» місця вала. В основному це галтелі - місця переходу шийок до щік. А тоді виявляється головний недолік цього способу. Як відомо, галтелі - це концентратори напружень. Щоб підвищити міцність від утоми вала, галтелі виконують радісних, шліфують, полірують, а іноді і механічно зміцнюють спеціальними методами. При звичайній правці в галтелях з'являються напруги розтягнення. Вони дуже небезпечні, оскільки призводять до зниження втомної міцності вала, появи тріщин і в кінцевому рахунку до поломки вала. Ця обставина і є головною причиною того, що переважна більшість виробників забороняє правити свої колінчаті вали і при серйозних пошкодженнях рекомендує їх міняти на нові.
Ще гірше поширився в останні роки спосіб правки карбуванням. За допомогою зубила і молотка по Жолобники навмисно наноситься ряд сильних ударів. Виникаючі вм'ятини і забоїни на галтелях, дійсно, створюють напруження і деформації, що розгинають вал. Але з'явилися осередки концентраторів напружень такі, що вал навряд чи прослужить довго до поломки, особливо якщо мова йде про сучасний форсованому двигуні.
Іноді деформований місце на валу піддають сильному нагріванню, щоб полегшити правку і знизити в процесі її небезпека поломки вала, особливо чавунного. Але в цьому випадку після охолодження вал додатково деформується, і проявляються всі негативні наслідки попередніх способів, включаючи неможливість забезпечити необхідну точність правки.
В цілому жоден з перерахованих способів не гарантує того, що вал після правки з часом не «повернеться» в криволінійне стан (в таких випадках кажуть, що вал володіє «пам'яттю», т. Е. Здатністю запам'ятовувати свій попередній стан). Значить, знову можливі задираки і вихід двигуна з ладу.
З огляду на недоліки відомих способів правки, практично не дозволяють їх використовувати в ремонті, був розроблений принципово інший спосіб. Його назвали «поелементної холодної правкою».
У процесі редагування за методом Буравцева теж використовується прес. «Ноу-хау» полягає в спеціальному пристосуванні, за допомогою якого поверхневий шар шийки вала пластично деформується, та так, що в ньому замість звичайних для подібних випадків напружень розтягу створюються напруги стиснення. Галтель при цьому не зачіпається, а значить, втомна міцність коленвала після правки не тільки не зменшується, але навіть зростає. Більш того, позбувшись недоліків раніше відомих способів, поелементно холодна правка, як виявилося, дозволяє відновити будь-які колінчаті вали (і чавунні, і сталеві) будь-яких двигунів (від мотоциклів до екскаваторів), та ще мають практично будь-який прогин! При цьому точність правки просто разюча. Наприклад, вдається забезпечити взаємне биття корінних шийок 0,010 мм при вихідному битті понад 1 мм - результат, досі недосяжний жодним з відомих способів!
Все вищесказане відноситься і до інших валів двигунів, в тому числі розподільним і допоміжним. У багатьох випадках застосування даного способу правки взагалі не має альтернативи, оскільки дає можливість повернути до життя практично «безнадійні» вали з дуже великою вихідної деформацією.
Іноді якісної правкою можна навіть замінити шліфування. Наприклад, що поставляються в запчастини нові колінчаті вали деяких вітчизняних заводів часом мають неприпустимо велике биття (0,05-0,1 мм і більше) шийок і посадочних поверхонь. Такі вали виправляються, після чого традиційна шліфування тут вже не потрібно (залишкове биття становить не більше 0,01 мм), так і динамічне балансування виявляється непотрібною.
Якщо порівняти витрати на ремонт валу (правка і шліфування) з цінами нового валу, то в ряді випадків (іномарки, і особливо - вантажівки і автобуси) ремонт виходить в десятки разів вигідніше заміни. З огляду на сьогоднішню економічну ситуацію вУкаіни, цей факт говорить сам за себе.
Зрозуміло, для досягнення високої якості необхідно, крім правки, правильно виконати всі технологічні прийоми при шліфуванні і доведенні (полірування) робочих поверхонь шийок і жолобників колінчастого валу. Як це зробити, ми розповімо докладно в наших наступних матеріалах.?