Шлифование шеек коленчатого вала

6 августа 2019 0 Автор

Расчет штучного времени

Цель работы:изучение характерных дефектов коленчатых валов двигателей транспортных средств, причин их возникновения и способов устранения.

Задачи работы:

1. закрепление знаний по основным техническим данным коленчатых валов;

2. изучение технических условий на ремонт коленчатых валов;

3. изучение технических требований к коленчатым валам поступающим на сборку;

4. получение практических навыков контроля коленчатого вала;

5. расчет режима шлифования шеек коленчатого вала и штучного времени.

Общие сведения по контролю коленчатых валов

Транспортных средств

Коленчатый вал при работе двигателя испытывает значительные динамические нагрузки различного характера. В процессе изготовления и ремонта в материале вала возникают остаточные внутренние напряжения. Вал имеет сложную конфигурацию и относительно малую жесткость. Вследствие этого картина износа вала довольно сложная.

Износ коленчатых валов сильно влияет на износ других деталей двигателя. Увеличение зазора между шейками коленчатого вала и подшипниками определяется, главным образом, износом шеек вала, так как они изнашиваются почти в два раза быстрее, чем сопряженные с ними подшипники. Увеличение зазора в подшипниках приводит к снижению давления масла, увеличению ударных нагрузок, вызывает усталостные изломы коленчатых валов.

Характер износов коленчатого вала зависит в значительной степени от конструкций двигателя, конструкции и схемы нагружения вала, конструкции системы и условий смазки подшипников вала.

Коренные и шатунные шейки изнашиваются неравномерно как по сечению, так и по длине. Какой-либо общей закономерности в износе коренных шеек не обнаружено. У шатунных шеек наиболее изношенная сторона обращена внутрь колена. Основные дефекты изношенных шеек вала: задиры, уменьшение диаметра, конусность, овальность, удлинение шейки.

Эти дефекты устраняются шлифованием под ремонтный размер, наплавкой под флюсом или железнением. Для валов, изготавливаемых из высокопрочного чугуна, разработаны специальные технологические процессы наплавки.

При ремонте вала сначала правят центровые фаски, расположенные в отверстиях под храповик и под шариковый подшипник. При этом за базы принимаются шейка под шкив или шестерню и цилиндрическая поверхность фланца.

При шлифовании коренных шеек вал базируется по исправленным центровым фаскам. При шлифовании шатунных шеек вал базируют в центросместителях по коренным шейкам и шпоночной канавке на шейке под шестерню.

Шлифование проводится на специальных шлифовальных станках, снабженных центросместителями для шлифования шатунных шеек и приспособления для уравновешивания смещенного (при шлифовке шатунных шеек) коленчатого вала.

Шлифование коренных шеек не отличается от шлифования обычных цилиндрических деталей. Предварительное шлифование ведется при скорости резания 15 м/мин., окончательное — при 8 м/мин. Окончательно шейки шлифуют за три прохода: два с подачей круга, и один без подачи.

Шатунные шейки устанавливают в цетросместителях одним из двух из двух способов:

с сохранением радиуса кривошипа коленчатого вала;

с сохранением материала шейки.

В связи с односторонним износом шатунных шеек при установке вала по первому способу с шейки снимается много металла, в связи с чем диаметр ее резко уменьшается. Максимально возможный диаметр после шлифования с сохранением радиуса кривошипа составит:

где d — величина наименьшего диаметра из числа всех шатунных шеек коленчатого вала;

а — величина износа шатунной шейки.

При шлифовании шатунных шеек по второму способу вал устанавливают так, чтобы линия центров станка делила наименьший диаметр шейки d пополам. При этом максимально возможные после шлифования диаметры шеек будут:

При таком способе установке вала диаметры шатунных шеек после шлифования будут на величину неравномерного износа а больше, чем при установке вала по первому способу.

В этом случае радиус кривошипа ш) станет больше на величину, равную половине величины неравномерности износа, т. е.

(7.3)

где R — радиус кривошипа до шлифования шатунных шеек;

а — величина износа шатунной шейки.

Коленчатые валы дизельных двигателей устанавливают при шлифовании по первому способу, т. е. с сохранением радиуса кривошипа, так как при небольшом расстоянии от днища поршня до клапанов в верхней мертвой точке увеличение радиуса кривошипа приводит к авариям. Для более точного сохранения радиуса кривошипа рекомендуется настройку центросместителя производить по новому коленчатому валу.

Коленчатые валы карбюраторных двигателей устанавливают по второму способу и шлифование ведется с сохранением материала шатунной шейки. При этом установку вала с помощью центросместителей производят так, чтобы отклонения индикатора в плоскости колена вала и в перпендикулярной плоскости были попарно одинаковыми.

Режим шлифование шатунных шеек отличается от шлифования коренных тем, что число оборотов вала подбирают в зависимости от его длины и веса. Для этого установленный в цетросместителях вал вращают, постепенно увеличивая число оборотов.

Читайте также:  Датчик сцепления приора цена

Число оборотов, при котором показания индикатора подведенного к одной из средних шатунных шеек не превышает допуска на обработку (0,01 — 0,02 мм) шатунных шеек вала, считается оптимальным.

Шейки вала при шлифовании охлаждают эмульсией.

После шлифовки коренные и шатунные шейки обычно полируют или подвергают другим финишным операциям.

Отверстие во фланце вала под шарикоподшипник может восстанавливаться, наряду с постановкой втулки и наплавкой в среде углекислого газа.

Значительное влияние на работоспособность двигателя оказывают деформации вала (изгиб и скручивание) и изменение радиуса кривошипа.

Радиус кривошипа вала изменяется в результате нарушения технологии восстановления вала (в основном, при правке и механической обработке), когда станочники, стремясь уменьшить объём механической обработки, искусственно смещают ось шатунной шейки.

Это же может служить причиной неисправленной скрученности вала.

К отремонтированным коленчатым валам предъявляются следующие требования:

·шатунные и коренные шейки вала должны иметь шероховатость и искажения геометрической формы не более значений указанных на рабочих чертежах;

·шейки коленчатых валов должны быть прошлифованы под один размер;

·радиусы галтелей должны быть в пределах 2-3 мм;

·кромки масляных каналов должны быть затуплены, каналы должны быть чистыми;

·противовесы не должны обезличиваться;

·разница в величине радиуса кривошипа не должна превышать 0,5 мм, увеличение радиуса кривошипа для дизельных двигателей не допускается.

Технические требования к коленчатым валам

Поступающих на сборку

У коленчатых валов, поступающих на сборку, масляные каналы и полости должны быть тщательно очищены от шлака. Шатунные и коренные шейки должны быть номинального или одного из ремонтных размеров, указанных в табл. П 7.1. Для одноименных шеек разные ремонтные размеры не допускаются. Шероховатость поверхности коренных и шатунных шеек должна соответствовать Rz=l,6, а овальность и конусность шеек не должна превышать 0,01 мм. Размеры галтелей коренных и шатунных шеек должны быть в пределах 1,0 — 3,0 мм.

Таблица П 7.1 — Номинальный и ремонтные размеры коренных и шатунных шеек коленчатого вала.

Длина передней коренной шейки не должна превышать 31,62 мм, а шатунных шеек 58,32. При установке вала на крайних коренных шейках биение средних шеек не должно превышать 0,05 мм. Не параллельность осей шатунных шеек относительно коренных не должна превышать 0,01 мм на длине каждой шатунной шейки. Размеры отверстий во фланце коленчатого вала под болты крепления маховика не должны превышать 14,56 мм. Биение торца фланца коленчатого вала не должно превышать 0,05 мм.

Таблица 7.2 — Длина передней коренной шейки коленчатого вала и ремонтные размеры задней шайбы упорного подшипника

Длина передней шейки, мм Толщина задней шайбы, мм
31,00-31,17 2,5-2,4
31,17-31,32 2,6-2,5
31,32-31,47 2,7-2,6
31,47-31,62 2,8-2,7

Таблица 7.3 — Ремонтные и допустимые без ремонта размеры отверстий во фланце коленчатого вала под болты крепления маховика.

Наименование размера Размеры, мм
Ремонтный Допустимый без ремонта
Номинальный 24+0,035 14,06
1 -й ремонтный 14,25 +ид35 14,31
2-й ремонтный 14,5 +ид35 14,56

Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Кто нибудь держал в руках коленвал от среднеразмерного двигателя автомобиля? Не берем маленькие смешные микролитражки с моторчиками от садового триммера, а говорим о среднем классе автомобилей, ну например, типа Соляриса или Мазды-6? И как вы думаете, сколько весит такая железяка?

Так вот к чему. Практически каждый двигатель, подвергающийся косметическому ремонту, и разбираемый при этом до винтика, требует восстановления рабочих поверхностей шеек коленчатого вала — я еще не встречал практически ни одного мотора, имеющего средний пробег более ста тысяч км и не имеющего рисок или задиров на рабочей поверхности шеек коленчатого вала. И по этому поверхность шеек если и не нужно протачивать под следующий ремонтный размер, то уж шлифовать "под чистую" нужно обязательно. И для этого коленчатый вал необходимо отвезти в специализированную мастерскую, где его установят в специальный станок и произведут прошлифовку поверхностей шеек, упорных полуколец и зоны работы сальников. Оборудование для расточки и шлифовки валов достаточно громоздкое и дорогостоящее, по этому иметь его в каждом сервисе нецелесообразно, но и возить постоянно в спец. мастерскую тяжелые валы неохота.

Читайте также:  Как часто менять масло в редукторе

Для таких целей (восстановительная шлифовка поверхностей шеек и рабочих зон коленвалов) было придумано и изготовлено мобильное (ручное) оборудование, которому нашлось применение и в других отраслях, где необходимо обработать (отшлифовать) выпуклые или цилиндрические поверхности деталей из различного материала — как металла, так и пластика, керамики, камня.

В нашем же случае (автосервиса) необходимость иметь такое устройство было продиктована четко определенной задачей — постоянно таскать в другие мастерские (на мех. завод) коленчатые валы от находящихся в ремонте двигателей и неудобно (напоминаю о том, что весят эти железки немало, и тем тяжелее, чем больше по объему двигатель. А если в ремонте находится двигатель даже легкого грузовика, то удовольствие тут ниже среднего); и еще одна причина — потеря времени на обработку, да и денег отдавать за то, что можно сделать самостоятельно, тоже неохота.
Ну так и вот.. был изготовлен универсальный по сути и оптимальный при работе инструмент — ручная ленточная шлифовальная машина сабельного типа. Практически из подручных материалов сварена металлоконструкция, напоминающая смычек, на которой были закреплены два ролика с "ложбинкой" на рабочей поверхности (с бортиками), один из которых сидел на жесткой оси, приваренной к "смычку", а второй — подвижный, с помощью которого можно натягивать установленную шлифовальную ленту. Приводит в движение ленту третий ролик, смонтированный на валу "болгарки" (углошлифовальной машинки), так же имеющего боковые ограничительные бортики. Электродвигатель машинки имеет ручку плавной регулировку скорости вращения, позволяющую изменять скорость движения ленты.

Итак, собрали конструкцию, установили и натянули абразивную ленту. Новая лента требует предварительной "приработки" на любой ненужной детали для устранения возможности повреждения царапинами ответственных поверхностей коленчатого вала.
Сам коленчатый вал установлен на подставках — призмах (имеющих V-образный вырез сверху) на пропитанных маслом прокладках из ветоши. Для равномерной обработки поверхности шеек необходимо поворачивать коленчатый вал с небольшой скоростью и равномерно, исключая работу ленты по одной точке. Для вращения можно использовать электромотор с редукторным приводом, понижающем обороты или, как собственно мы и сделали, мощный редукторный шуруповерт на максимально низких оборотах.
Помощник шуруповертом плавно проворачивает лежащий в призмах коленчатый вал, в то время, как шлифмашиной, при легком нажатии на деталь, на средних оборотах движения ленты прошлифовывается каждая шейка, по очереди, и рабочая зона сальникового уплотнения хвостовика.
Шлифовка шеек занимает в общей сложности порядка 6-7 минут, поверхность шеек имеет однородность и необходимую для работы шероховатость (для удержания на себе масляной пленки), после обработки коленчатый вал промывается, очищаются и продуваются внутренние каналы смазки — оставшийся образив с ленты, попав в рабочую зону трения вкладышей, может натворить немало бед. При осуществлении ремонта двигателя данная операция, произведенная на месте, экономит и деньги, и время — дожидаться возврата после обработки деталей из специализированного предприятия приходилось по нескольку дней! А теперь все быстро, красиво и не отходя от кассы. )))

Заинтересовавшимся описанным устройством можем помочь в приобретении уже готового оборудования, произведенного нами по Вашему индивидуальному заказу.

Устройство двигателя внутреннего сгорания представляет собой сложный механизм. Все детали и узлы являются крайне важными и выполняют свою функцию во время работы двигателя. С определенным пробегом металлические узлы требуют восстановления до заводского состояния. Это, собственно, и называется "капитальный ремонт двигателя". Один из самых дорогостоящих узлов мотора — коленвал. Он же прежде всего и подвержен интенсивному износу. Разберемся, что же такое шлифовка коленвалов и когда она нужна.

Общая информация

Коленчатый вал — основной механизм кривошипно-шатунной группы двигателя внутреннего сгорания. Предназначен для преобразования поступательного движения во вращательное. Реализовано это с помощью сложной геометрии детали. Во время работы ДВС весь кривошипно-шатунный механизм (в дальнейшем КШМ) испытывает существенные нагрузки. Это инерционные нагрузки и давление газов в результате сгорания топливно-воздушной смеси в цилиндрах. В совокупности нагрузки имеют не постоянный, а переменный характер.

В связи с этим к изготовлению коленвала выдвигаются особые требования. Он должен быть устойчивым к температуре и износу. Но любая деталь, находящаяся длительное время под нагрузкой, может потребовать ремонта. В данном случае это расточка и шлифовка коленвалов. Давайте более подробно рассмотрим, что же это за процедура и как выполняется.

Вкратце о расточке коленчатого вала

Первично о неисправности данного узла можно узнать по характерному стуку ДВС. В процессе эксплуатации происходит неминуемый износ цилиндро-поршневой группы (ЦПГ), а также КШМ. Это приводит к люфтам и зазорам. В результате коленвал начинает стучать. Чтобы устранить зазоры, устанавливают ремонтные вкладыши, которые на 0,1-0,2 мм толще заводских. Но для их монтажа сначала нужно проточить коленчатый вал. С помощью данной процедуры наружный диаметр шейки колена подгоняется под размеры ремонтного вкладыша.

Читайте также:  Колеса на ниву шевроле 215 75 15

Для большинства автомобилей выпускается 4 размера ремонтных вкладышей. Это значит, что коленвал может быть проточен максимум 4 раза, после чего ДВС или же коленвал заменяются на новые. Расточка осуществляется квалифицированным специалистом на специальном оборудовании в несколько этапов. Самому выполнить такую работу можно только тогда, когда имеются необходимый опыт и инструмент.

Шлифовка коленвала: цена и важные моменты

Процесс достаточно сложный и требует большого опыта от специалиста. Крайне важно соблюдать технологию и понимать принцип работы КШМ. Стоимость шлифовки и проточки обычно высока. Но это вполне обоснованные траты, так как новый коленвал обойдется все равно на 40-60 % дороже. Многие автовладельцы наивно считают, что для шлифовки нужен лишь соответствующий станок, но это совсем не так. Если мастер без опыта или достаточной заинтересованности берется за такую работу, то это может привести к грубым ошибкам, которые выльются в проблемы практически сразу.

Хотелось бы более подробно остановиться на вопросе, а во сколько же встанет качественная шлифовка коленвала. Цена очень сильно изменяется в зависимости от марки автомобиля и установленного двигателя. Чем больше цилиндров, тем больше придется заплатить. Отечественный ВАЗ отремонтировать дешевле всего, а двигатели V8 — крайне дорого. Расценки на одну лишь шлифовку могут изменяться от 2000 рублей и до 15 000, а в некоторых случаях и выше.

Технология шлифовки

Как было отмечено ранее, процесс достаточно сложный и ответственный. Начинать шлифовку нужно со самого слабого места. В большинстве случаев это коренные или шатунные шейки. Особенно это касается шеек малого диаметра, не имеющих полноценного противовеса. Они изнашиваются в самую первую очередь. Если же восстановление раньше уже имело место, то начинать нужно с некондиционных точек. К примеру, с хвостовика коленчатого вала. Обусловлено это тем, что можно потерять параллельность шеек и все нужно будет переделывать.

Некоторые компании ведут сбор информации о моторах, шлифовка коленвалов которых не дала должного результата и ДВС быстро вышел из строя. Чаще всего причиной служит трещина, которая начинается от галтели в месте обработки и переходит в нетронутую шлифовкой область. Причина — некачественная работа специалиста. Особенное внимание стоит уделять современным форсированным двигателям.

Шлифовка шеек коленвала

Прежде всего используется станок для шлифовки коленвалов. В него устанавливается деталь. Необходимо, чтобы ось коленчатого вала проходила через одну шатунную шейку. Перед выполнением работы по шлифовке необходимо отбалансировать колено. Если это не сделать, то вскоре деталь деформируется и уже не будет подлежать восстановлению.

Выверка является одним из наиболее сложных, но в то же время важных моментов во время проведения работ. Если не поставить грузики и не достичь соосности, то качество ремонта будет на недостаточном уровне и наоборот. Во всех случаях круги для шлифовки коленвалов должны иметь меньший размер, нежели шейка. Также обязательным условием является и подача смазочно-охлаждающей жидкости, и глубина врезки, которая регулируется в диапазоне от 0,02 до 0,03 мм. Все эти детали специалист проводящий работы должен учитывать. Нюансов существует огромное количество, именно поэтому шлифовка коленвалов должна проводиться в соответствующем месте при наличии современного и исправного оборудования.

Подведем итоги

Мы уже немного разобрались с тем, как проводится шлифовка коленвала. Отзывы же о данных работах далеко не всегда носят однозначный характер. Кто-то благодаря высокой квалификации мастера остается крайне доволен качеством и сроками выполнения работ. Но не все специалисты относятся к своей работе добросовестно, а простому автомобилисту сложно понять визуально, правильно ли выполнены все этапы и получилось ли достигнуть желаемого результата. В любом случае необходимо ответственно подходить к выбору сервиса, где будет проводиться ремонт. Сегодня есть огромное количество тематических форумов, где собираются владельцы определенной марки автомобиля. Там можно и узнать, где и насколько хорошо выполняют те или иные виды работ на определенной СТО.