Как проверить коленчатый вал на наличие дефектов?

Дефекты коленчатых валов

В этой статье мы рассмотрим основные дефекты коленчатых валов, причины их возникновения и способы устранения. Конечно, при возникновении любой проблемы с коленчатым валом двигателя рекомендуется обращаться к специалистам.

Однако, в конечном итоге именно потребитель выбирает коленчатый вал, определяет где и как он будет установлен, как и кем проверен, а также что будет сделано при возникновении каких-либо проблем.

Поэтому эта статья рассчитана на то, чтобы дать основную информацию о коленчатых валах и их дефектах в доступной краткой форме, которая поможет принять правильное решение.

Коленчатый вал – наиболее ответственная, наиболее нагруженная и дорогостоящая деталь двигателя.

Коленвал работает в крайне неблагоприятных условиях: на него действуют ударные динамические нагрузки, силы трения, неуравновешенные моменты, крутильные колебания и вибрации, высокие температуры, статические нагрузки от сопрягаемых деталей.

  Именно коленчатый вал принимает на себя все недостатки сборки двигателя. Дефекты геометрии блока или шатунов в первую очередь скажутся на ресурсе коленчатого вала.

Однако, несмотря на столь высокие требования к  этой детали, качественный коленчатый вал при условии грамотной сборки двигателя обладает прекрасным ресурсом. В этом проявляется рациональность и высокий запас надежности советстких конструкций дизелей строительной и сельскохозяйственной техники.

При приобретении коленчатого вала перед сборкой двигателя покупатель имеет право (а, скорее, обязанность!) проверить полностью коленчатый вал перед установкой в двигатель.

Такая проверка может проводится на ремонтном предприятии, в шлифовальной мастерской, на заводе. Даже если вы купили абсолютно новый коленчатый вал, все равно стоит проверить его перед установкой.

Но все же дефекты новых коленчатых валов встречаются гораздо реже, чем дефекты ремонтных коленвалов.

Большинство проблем типичны.

1. Ускоренный износ шеек коленчатого вала.

Слишком быстрый износ шеек коленвала чаще всего связан с проблемами блока. Обязательно необходимо проверить геометрию посадочных мест блока под подшипники. В этом случае коленчатый вал может «болтаться» в постелях блока, что приводит к существенному увеличению нагрузок и быстрому износу.

Втоой причиной, ставшей особенно актуальной в последние годы, может быть некачественный материал коленчатого вала. На рынке присутствует достаточно большое количество недорогих коленчатых валов импортного производства. Среди них есть как качественные, прекрасно зарекомендовавшие себя марки, так и откровенные подделки. Конечному потребителю бывает непросто разобраться.

Но в случае, если на материале решили секономить, использовать более мягкий серый чугун или сталь, незакаленную токами высокой частоты, тогда ресурс коленчатого вала и межремонтные периоды существенно уменьшаются.

Более подробная информация о материалах различных коленчатых валов

Более подробная информация о способах упрочнения коленчатых валов

2. Задиры на поверхностях шеек коленчатого вала.

Задиры на шейках коленчатого вала, как правило, связаны с состоянием системы смазки дизеля.  Здесь может быть очень большое число факторов: некачественное масло, нарушение сроков замены масла, засорение масляного фильтра, недостаточное давление в системе.

Также задиры могут образоваться вследствие проблем с охлаждением дизеля или с нарушением температурного режима, так как перегрев разжижает масло. Износ поршневых колец приводит к попаданию частичек топлива или продуктов сгорания в масло, что также разжижает его.

3. Ускоренный износ поверхностей под полукольца осевого смещения коленвала.

Встречается значительно реже, чем царапины, задиры или трещины. Наиболее частая причина — неисправность привода выключения сцепления вследствие неправильной эксплуатации водителем. В случае такого дефекта необходимо заменить полукольца осевого смещения и отремонтировать привод сцепления.

Следует обращать внимание на правильную эксплуатацию для профилактики. Полукольца осевого смещения, как правило, приобретаются вместе с вкладышами — входят в комплект коренных вкладышей.

Исключение составляют полукольца осевого смещения производства ДЗВ, корторые продаются отдельно от коренных вкладышей.

4. Царапины на поверхностях шеек коленвала.

Обычно царапины располагаются прямо на шейке, а трещины захватывают, часть галтели. Геометрически царапина обычно прямая, трещина имеет кривую ломанную форму. Небольшие царапины естественным образом появляются при долговременной эксплуатации. Также царапины образуются при наличии посторонних частиц в масле.

Возможны подобные повреждения при транспортировке. Для неглубоких царапин бывает достаточно отполировать шейки коленчатого вала.

Если царапина имеет глубину более 3-5 микрон, необходимо все шейки (или все шатунные, или коренные, в зависимости от того, на какой повреждение) отшлифовать на следующий ремонтный размер. Следует обратить внимание на все шейки коленчатого вала и проверить их форму измерениями в 2-х плоскостях.

Проверить шатуны на элипсность. Следует заменить моторное масло, масляный фильтр. Для профилактики необходимо регулярно проверять систему смазки и менять масло. Также важно использовать рекомендуемое моторное масло.

5. Биения, прогиб коленчатого вала.

Прогиб коленчатого вала часто встречается в длинных коленчатых валах комбайнов, строительной техники. В большей степени изгибу оси подвержены валы рядных двигателей с большим количеством цилиндров.

Также изгиб чаще встречается в коленчатых валах изготовленных из некачественного мягкого материала. Проверка коленчатого вала на изгиб несложна. Вал укладывается на призмы, установленные на металлической плите. Вращая коленвал, с помощью индикатора проверяется прогиб оси коленвала.

Допускается изгиб до 0,1 мм. Если обнаружен изгиб более 0,1мм, проводится выпрямление коленчатого вала.

6. Отклонение шеек от размера

В целом допуски для новых коленчатых валов составляют не более 2 соток. Допуск коленчатого вала при ремонте двигателя составляет не более 5 соток.

Коленчатые валы с отклонениями размеров шеек более 5 соток однозначно подлежат шлифовке на следующий ремонтный размер.

Размеры шеек коленчатых валов сельскохозяйственной техники

7. Трещины коленвала.

Трещина коленчатого вала — наиболее опасный дефект, который может привести к быстрому усталостному излому, что в свою очередь выводит из строя сопрягаемые детали. При наличии трещины любого размера и любой локализации коленчатый вал не ремонтируется.

Определить наличие или отсутствие трещин можно тщательным визуальным осмотром с простукиванием молоточком. Также примненяются магнитные дефектоскопы. Несмотря на то, что многие фирмы беруться «починить» треснувший коленчатый вал, этого делать категорически не стоит.

Треснувший коленчатый вал никогда и ни при каких обстоятельствах не подлежит ремонту.

Изображения

Источник: http://kolenval.com.ua/defektyi-kolenchatyih-valov/n1

Как проверить коленвал?

При эксплуатации автомобиля возникает много случаев, при которых необходимо производить первичную и инструментальную диагностику коленчатого вала.

К таким случаям относятся: плановый капитальный ремонт двигателя после отработанного назначенного ресурса; внеплановый капитальный ремонт двигателя после эксплуатации с максимальными нагрузками; внеплановый капитальный ремонт двигателя вследствие нарушения правил эксплуатации, установленных заводом-изготовителем; внеплановый капитальный ремонт двигателя вследствие разрушения деталей цилиндропоршневой группы, заклинивания двигателя, проворота подшипников скольжения коленчатого вала (вкладышей) и др.

Проверка коленвала

Перед принятием решения о выполнении капитального ремонта коленчатого вала и, соответственно, капитального ремонта двигателя, необходимо выполнить первичную диагностику.

Она в себя включает проверку пробега машины и календарный срок службы после начала эксплуатации и последнего капитального ремонта (если он выполнялся).

Запустить двигатель и прогреть его, проверить давление масла, проанализировать расход масла и топлива, определить цвет выхлопных газов (сизый дым – повышенный расход масла, чёрный дым – повышенный расход топлива), наличие скрытых (определяются стетоскопом) и ярко выраженных стуков (отчётливо слышно на слух), сильных вибраций двигателя и его неравномерной работы. Проверяется компрессия в цилиндрах. После принятия решения о ремонте двигателя, демонтировать его и произвести разборку.

В процессе разборки осматривать визуально состояние коленчатого вала и его деталей, отсутствие видимых повреждений, а также повреждений деталей цилиндропоршневой группы.

Не демонтируя коленчатый вал, проверить его осевой люфт. Снять коленвал, произвести его разборку, продолжая осматривать все его детали. Обращать внимание на номера вкладышей для определения, какого они ремонта.

Шейки коленвала могут шлифоваться четыре раза.

Если коленчатый вал не ремонтировался, на нём стоят вкладыши нулевого размера. На нерабочей стороне выбит знак завода, выбитая цифра говорит о том, какой ремонт выполнялся ранее.

После выполнения четвёртого ремонта коленчатый вал подлежит утилизации, или после выполнения тщательной диагностики и при отсутствии повреждений, его можно отдать в наплавку или напыление с последующим шлифованием под нулевой размер и полированием.

Проверить состояние коренных и шатунных шеек, наличие неравномерной выработки, задиров, царапин, трещин, наплывов. На этом этапе первичная диагностика коленчатого вала заканчивается, и теперь необходимо переходить к инструментальной диагностике.

Если всё необходимое есть в наличии, инструментальную диагностику можно выполнить своими руками.

Для этого необходима ровная металлическая плита толщиной 10-12 мм, длина и ширина которой позволит разместить призмы для установки коленчатого вала на крайние коренные шейки, и штатив с микрометром часового типа для проверки вала на изгиб (биение).

Также проверяется биение остальных коренных шеек, а также соосность хвостовика и поверхности сальников коренным шейкам. После этого рычажным микрометром замеряются диаметры коренных и шатунных шеек, проверяется отсутствие эллипсной и конусной выработки (проверка выполняется в нескольких плоскостях).

Все полученные размеры анализируются, и принимается решение о ремонтопригодности коленчатого вала. После выполнения этих операций коленчатый вал отдаётся на шлифовку шеек и их полировки. Свои данные измерений сопоставляются с данными измерений шлифовщика, и оформляется заказ на выполнение работ.

Приспособления для проверки коленвала

Основным приспособлением для проверки коленчатого вала можно считать приспособление для измерения радиального биения. Самое простое приспособление – токарный станок.

Коленвал зажимается в центрах, устанавливается микрометр часового типа, вал медленно проворачивается, и проверяются все коренные шейки, а также остальные посадочные места на биение. Существует станок, изготовленный по такому же принципу. Он состоит из станины, на которой закреплены передняя и задняя бабки с установленными в них центрами.

Одна бабка закреплена неподвижно, вторая – подвижно. На станке закреплена подвижная каретка со штативом для крепления микрометра часового типа. Процесс измерения аналогичен первому.

Если в коленчатом валу отсутствуют посадочные места для центров, можно воспользоваться приспособлением следующей конструкции. Шлифуется для выравнивания поверхности металлическая плита толщиной 10-12 мм. Закрепляются две призмы с посадочными местами под коренные шейки. Коленвал устанавливается на переднюю и заднюю шейку.

Штатив берётся для закрепления микрометра часового типа с тяжёлым или магнитным основанием. Проверка начинается со средней коренной шейки. Устанавливается ножка микрометра на шейку, выставляется «ноль» с запасом на биение, медленно прокручивается вал, фиксируются размеры.

Если размер не выходит за пределы допуска, проверяются остальные коренные шейки, а также поверхности хвостовика и сальников.

Замер выполняется в нескольких плоскостях с поворотом на 90°. При подозрении на предельный размер, проверка выполняется более тщательно.

Для проверки осевого биения коленчатого вала можно использовать этот же штатив с часовым микрометром или специальным щупом.

Источник: https://auto.today/bok/3703-proverka-kolenvala.html

Поломка коленвала: признаки, причины — Муфта.Ру

Коленчатый вал – это деталь двигателя, которая обладает достаточно высокой стоимостью. Именно поэтому каждый потенциальный покупатель при выборе данного механизма в первую очередь заботится о том, чтобы выбранное оборудование прослужило долго.

В плане возможных поломок чаще всего встречаются две ситуации. Плановая замена коленвала в двигателе, что, как правило, требуется в промежутке от 1 до 3 лет. Вторая распространенная ситуация является более негативной, так как зачастую случается, что коленчатый вал приходит в негодность после установки.

Большинство сразу же приходит к выводу, что данная поломка происходит ввиду некорректной работы самого двигателя. При использовании коленвала необходимо учитывать следующие моменты: коленчатый вал не осуществляет рабочий процесс сам по себе, а воспринимает усилия и преобразует движение.

Очевидным является то, что коленвал не может сам по себе выйти из строя, так как на него всегда оказывают влияние внешние факторы. Если коленчатый вал вышел из строя, это значит, что в системе двигателя есть определённая неисправность, которая и привела к поломке. Если же случилась данная ситуация, то неисправность в двигателе сразу же необходимо устранить.

Это необходимо потому как, если дефект не будет устранен, то последующая установка в двигатель нового коленвала просто не будет иметь смысла, так как ситуация с поломкой может повториться. Чтобы знать, что делать в данной ситуации, а также по возможности избежать всех негативных последствий, необходимо владеть информацией о видах и типах поломок, связанных с использованием коленчатого вала.

Ситуация 1. Коленвал «лопнул»

Как правило, данная ситуация возможна в случае наличия дефектов в сопрягаемых деталях, а также возможных дефектов изготовления. Если исследовать статистику, то выход из строя коленчатого вала по причине дефектов сопрягаемых деталей является достаточно частым явлением. Такая поломка в процентном соотношении составляет 90-95%.

При возникновении данной ситуации в первую очередь необходимо осмотреть сопрягаемые детали: блок, шатуны. К остальным причинам того, что коленчатый вал «лопнул» можно отнести следующее: накопление напряжения, отсутствие балансировки двигателя, заводские дефекты изготовления.

Данные причины поломки не являются достаточно частыми, тем не менее, их необходимо учитывать.

Ситуация 2. Прокрутило вкладыши, вкладыши «прилипли»

Как правило, данный вид поломки связан с системой смазки. К основным причинам появления неисправностей можно отнести следующие: замена масла не была произведена вовремя, масляной насос вышел из строя, неправильная работа фильтра и так далее. Чтобы восстановить работу двигателя при данной поломке, необходимо полностью перебрать всю систему смазки.

Ситуация 3. Двигатель прыгает

Данную поломку можно определить визуально и по звуку: излишние вибрации при работе двигателя. Как правило, данная неисправность связана с неравномерностью сгорания топлива по цилиндрам. Однако наиболее часто вибрация двигателя вызвана неправильной балансировкой двигателя в сборе.

Ситуация 4. Коленвал имеет трещину

Конечно, данный вариант поломки встречается крайне редко. Но если всё же данная неприятность произошла, то важно помнить, что данную поломку невозможно устранить. Не стоит пытаться осуществить ремонт самостоятельно. Обращаться к специалистам по ремонту такой неисправности тоже не имеет никакого смысла. Единственным правильным решением будет замена детали.

Читайте также на портале myfta.ru:

Источник: http://myfta.ru/bez-rubriki/kak-povyisit-resurs-vala

Коленчатый вал: устройство, неисправности и правильная установка

Коленчатый вал находится в блоке цилиндров двигателя и позволяет преобразовать возвратно-поступательное движение поршней с шатунами во вращение. Это вращение посредством трансмиссии передаётся на ведущие колёса автомобиля.

Изготавливается коленвал ковкой из высоколегированной стали, либо отливкой из высокопрочного чугуна, с последующим упрочнением и механической обработкой.

Поскольку моменты он передаёт не шуточные, то требования к прочности на изгиб и кручение коленчатого вала очень высоки.

Содержание

Как устроен коленвал

Коленчатый вал, это кривошип. Отсюда и название «кривошипно–шатунный механизм». В него входит коленчатый вал вместе с поршнями, их кольцами, пальцами и шатунами. А также маховик с венцом и шкив привода вспомогательных механизмов.
Из названия ясно, что вал не прямой, а имеет такие элементы конструкции, как колена. Называются они шатунными шейками.

• В рядных моторах, их количество равно количеству цилиндров – каждый поршень с шатуном воздействует на свою шейку.
• У V-образных и оппозитных двигателей, одна шатунная шейка может быть предназначена для восприятия нагрузки от двух шатунов с поршнями из соседних рядов цилиндров.

Центром вращения коленвала являются коренные шейки. Между коренными и шатунными шейками находятся щёки, на которых выполнены элементы, называемые противовесами. Переход от каждой шейки на щеку выполнен не под прямым углом, а имеет радиус — галтель. Галтель нужна для предотвращения появления усталостных трещин, так как в этом месте вала наибольшая концентрация напряжения металла.

• Коренные шейки имеют диаметр больший чем шатунные. Шатунные шейки чередуются с коренными и количество последних больше — полноопорный коленвал.
• Коленчатые валы, у которых нет коренных шеек с обеих сторон шатунных – неполноопорные, в последнее время почти не применяются. Связано это с увеличением требований к жёсткости коленвалов из-за возросшей степени сжатия современных двигателей.

В качестве подшипников в которых вращаются шейки коленчатого вала, используются вкладыши. Вкладыши, это подшипники скольжения. Они изготавливаются из стальной полосы, согнутой по радиусу шейки коленчатого вала и покрытой тонким слоем сплава алюминия, или бронзы, имеющим низкий коэффициент трения. На вкладышах имеются замки, предотвращающие их проворачивание в своих пастелях.

Между шейкой коленвала и поверхностью вкладыша предусмотрен зазор. При работе двигателя в этом зазоре всё время находится масляная плёнка — масляный клин. По сути, коленчатый вал вращается на этом масляном клине, а не на вкладыше.

Для подвода масла в места контакта шеек и вкладышей, в коленчатом вале имеются масляные каналы, соединённые с главной масляной магистралью и масляным насосом.

У мотоциклетных двухтактных моторов, а также промышленных и сельскохозяйственных дизелей с большим рабочим объёмом цилиндров, в качестве подшипников для коленвалов могут применяться:

• шариковые подшипники качения;
• роликовые подшипники качения;
• игольчатые подшипники качения.

Для передачи крутящего момента на трансмиссию, на заднем конце коленчатого вала болтами крепится маховик. За счёт своего большого веса и инерции, он сглаживает толчки от поршней при их рабочем ходе.

В последнее время получают распространение двухмассовые маховики, выполняющие ещё и роль демпфера крутильных колебаний.

В трансмиссиях с механическими коробками передач, маховик является ведущим диском сцепления. В трансмиссиях с автоматическими коробками передач на маховике крепится корпус насосного колеса гидротрансформатора.

Из-за мировой тенденции моторостроения к уменьшению веса и размеров деталей кривошипно–шатунного механизма, а также увеличению номинальных оборотов и степени сжатия двигателей, появилась проблема возникновения резонансных колебаний, приводящих к поломке коленчатых валов. Для её устранения, в шкивы коленвалов стали встраивать демпферы, гасящие крутильные колебания. Как уже отмечалось, на это же нацелены двухмассовые маховики.

Наверх

Неисправности коленвала

К основным неисправностям коленчатых валов относятся:

• износ шеек, их сплавление с антифрикционным покрытием вкладышей;
• трещины в шейках;
• изгиб коленвала;
• поломки щёк.

Самой распространённой неисправностью, является износ шеек. Признаком предельного износа шатунных шеек коленчатого вала и их вкладышей, является металлический стук, частота которого вдвое меньше частоты вращения коленвала.

После прогрева мотора и под нагрузкой стук усиливается.

Если отключить форсунку, или подачу напряжения на свечу зажигания в цилиндре, шатун которого взаимодействует с изношенной шейкой, стук значительно уменьшается, или совсем пропадает.

Глухой металлический стук, равный частоте вращения коленчатого вала, усиливающийся под нагрузкой и после прогрева двигателя, является признаком аварийного износа коренных шеек и их вкладышей. Такой стук может говорить и о деформации коленвала из-за перегрева шеек при разрушении вкладышей.

Пониженное давление в системе смазки, особенно на холостом ходу прогретого мотора, и быстро пропадающий стук после запуска двигателя, тоже являются косвенными признаками износа вкладышей и шеек коленчатого вала. При поломке щеки коленчатого вала рядом с коренной шейкой, также будет слышен металлический стук, кратный оборотам вала.

Трещины на шейках выявляются на снятом с мотора коленвале.

Наверх

Последствия использования неисправного коленвала

Если продолжать эксплуатировать двигатель с явными признаками сильного износа коленчатого вала, то последствиями такой эксплуатации может быть:

• срыв масляного клина в паре вкладыш-шейка;
• сухое трение;
• перегрев и сплавление шейки с алюминиевым покрытием вкладышей и последующим заклиниванием коленвала.

Если всё это происходит на больших оборотах, то проворот вкладышей в своих пастелях, с последующим дорогостоящим ремонтом этих пастелей, или заменой блока цилиндров и шатунов, также весьма вероятны.

Последствиями эксплуатации мотора, коленвал которого имеет трещины, также может быть его поломка и деформация пастелей вкладышей в блоке.

После заклинивания застучавшего двигателя, не нужно пытаться провернуть его коленчатый вал большим воротком, или с буксира. Последствием этого обязательно будет проворот вкладышей, приварившихся к шейкам КВ, в своих пастелях.

Наверх

Как правильно установить коленвал

При самостоятельной «укладке» коленчатого вала в мотор своего автомобиля, нужно помнить простые правила:

1. между поверхностями шеек коленчатого вала и вкладышей обязательно должен быть зазор для масляного клина. Величину этого зазора устанавливает производитель конкретного мотора. Зазор не должен выходить за эти допуски;
2. коленвал, его каналы, блок цилиндров, вкладыши и руки сборщика должны быть идеально чистыми;
3. диаметр шеек коленвала должен соответствовать заводским допускам и размерам вкладышей. Нельзя с шейками номинального размера применять вкладыши ремонтных размеров и наоборот. С коленвалом номинального размера использовать только номинальные вкладыши. Если шейки коленчатого вала прошлифованы под ремонтный размер, то и вкладыши надо использовать соответствующего ремонта.
4. перед укладкой коленвала в блок цилиндров нужно убедиться в качестве шатунных вкладышей и самих шатунов. Если перед ремонтом, в каком то из шатунов были разрушены, или провёрнуты вкладыши, нужно затянуть крышку шатуна моментом, предписанным изготовителем и проверить внутренний диаметр нижней головки шатуна на соответствие заводским размерам. При несоответствии этим размерам шатун заменить.

Если с шатуном всё в порядке, надо вставить вкладыши в шатуны, смазать их маслом, лучше трансмиссионным, и затянуть положенным моментом. Каждый на своей шатунной шейке.

Провернув шатун на несколько оборотов вокруг шейки, снимаем его и проверяем поверхность вкладышей. На них не должно быть никаких следов от контакта с шатунной шейкой.

Если есть следы касания, а шатун тяжело проворачивается вокруг шейки, вкладыш придётся заменить.

Нужно помнить, что крышка на заводе растачивалась заодно со своим шатуном, в положении, когда пазы под замки вкладышей находятся с одной стороны. Поэтому путать между собой крышки и шатуны нельзя. При установке крышки на шатун, замки вкладышей должны находиться с одной стороны.

Проверив шатуны и их вкладыши, приступаем к укладке коленчатого вала в блок цилиндров. Требования к пастелям коренных вкладышей в блоке цилиндров такие же, как у шатунов. Кроме того, пастели в блока цилиндров должны быть строго сосны. Несоосностью и износом пастелей особенно подвержены блоки цилиндров из лёгких сплавов.

Если с размерами и соосностью пастелей всё в порядке, вставляем в них вкладыши. Как правило, коренные вкладыши, вставляемые в блок цилиндров, имеют проточку посредине для лучшего подвода масла, а вкладыши в крышках, на которые приходится основная нагрузка при работе двигателя – сплошные. Путать их при сборке нельзя.

Крышки нельзя путать между собой, так как отверстия под коленвал в блоке цилиндров растачивают за один проход, с затянутыми болтами крепления крышек. При этом пазы под замки вкладышей в пастели блока цилиндров и её крышке, находятся с одной стороны. В таком положении их и нужно устанавливать при сборке коленчатого вала с блоком.

После затяжки всех крышек, проворачиваем коленвал на несколько оборотов. Он должен свободно, без заеданий проворачиваться от руки. Замеряем осевой зазор между упорными полукольцами и щекой и снимаем коленвал.

Осматриваем все вкладыши. На них не должно быть следов касания с шейками. Если это так и замеренный осевой зазор упорных полуколец соответствует норме, окончательно укладываем коленчатый вал в блок цилиндров и затягиваем его крышки от центральной к крайним положенным моментом.

Вот собственно и всё о коленчатом вале.

Наверх

Источник: http://dranduleti.com/reviews/kolenval/

Дефекты коленчатых валов и способы их устранения

Дефект	Способ устранения
Износ коренных и ша­тунных шеек; оваль­ность, конусность, задиры посадочных мест под распредели­тельную шестерню, шкив и маховик	Шлифование под ремонтный размер. Нанесение покрытий электродуговой наплавкой, электро­контактной приваркой ленты, газотермическим напылением порошковых материалов. Наплавка с последующим обтачиванием и шлифованием, электроконтактная приварка ленты с последующим шлифованием
Износ маслосгонной резьбы	Углубление резьбы резцом и шлифование шейки до выведения следов износа
Износ шпоночных канавок Износ посадочного места наружного кольца шарикопод­шипника в торце вала	Фрезерование под увеличенный размер шпонок, новой шпоночной канавки; наплавка с после­дующим фрезерованием шпоночной канавки Растачивание посадочного места, запрессовка втулки с последующим растачиванием, наплавка с последующим растачиванием
Износ отверстий под штифты крепления маховика	Развертывание под ремонтный размер
Износ резьбы	Растачивание или зенкерование с последующим нарезанием резьбы увеличенного размера, углубление резьбовых отверстий с последующим нарезанием такой же резьбы под удлиненные болты (пробки)
Скручивание вала (нарушение расположения кривошипов)	Шлифование шеек под ремонтный размер с последующей балансировкой, наплавка шеек с последующим обтачиванием, шлифованием и балансировкой
Торцевое биение фланца маховика	Подрезание торца фланца на токарном станке с последующей балансировкой
Изгиб вала: до 0,15…0,2 мм до 0,2… 1,2 мм Трещины	Шлифование шеек под ремонтный размер Правка под прессом или чеканка шеек Шлифование шеек под ремонтный размер, разделка трещин с помощью абразивного инструмента
Коррозия трущихся поверхностей	Зачистка шлифовальной шкуркой, шлифование и полирование

Большинство изношенных валов имеют прогиб, значение ко­торого контролируют при установки их крайними коренными шей­ками на призмы индикатором, который закреплен на штативе. Вал поворачивают в призмах вручную, наблюдая за показаниями ин­дикатора. Разность между крайними показаниями индикатора за один оборот коленчатого вала представляет собой значение про­гиба. Если прогиб превышает значение, указанное в технических условиях, то его устраняют правкой. Если значение прогиба мень­ше, то вал не правят, а шлифуют под ремонтный размер.

Правка вала методом статического изгиба.При данном методе правку проводят на гидравлических прессах путем нагружения и разгружения вала. В зависимости от прогиба и опыта правильщи­ков зависит число нагружений, их величина и направление.

Про­цесс нагружения повторяют до тех пор, пока прогиб оси вала не станет меньше допустимого.

Недостаток данного метода — это снижение усталостной прочности и пластичности вала, так как в зоне галтелей шатунных шеек могут развиваться старые и зарож­даться новые микро- и макротрещины, а также возможен воз­врат прогиба.

Правка вала методом чеканки.Этот метод наиболее успешно сле­дует применять для правки валов двигателей с рядным располо­жением цилиндров, имеющих аварийные прогибы до 0,75 мм (би­ение 1,5 мм). Снижение усталостной прочности не наблюдается, сохраняется высокая стабильность формы детали в эксплуатации.

Чеканку галтелей выполняют клепальным пневматическим мо­лотком КМП-14М или ручным слесарным молотком массой 0,8 кг со специальными бойками, размеры которых должны соответство­вать размерам галтелей. Перед чеканкой у вала определяют место и направление наибольшего изгиба, после чего его устанавливают на призмы максимальным прогибом вниз.

Если максимальное биение находится в области третьей корен­ной шейки в плоскости кривошипа, то выполняют чеканку галте­лей первой и второй шеек в зоне перекрытия коренной и шатунной шеек на дуге 40…50°. После чего проводят контроль биения вала.

Если значение биения выше допустимого, то необходимо: чеканить галтели третьей и четвертой шеек; контроль биения; чеканить галтели пятой и шестой шеек.

Когда максимальный прогиб находится в плоскости, перпен­дикулярной кривошипам, правку вала осуществляют чеканкой двух симметрично расположенных галтелей относительно выпрямляе­мой шейки. Участок наклепа располагается под углом 45° к плос­кости кривошипа.

Коленчатые валы шлифуют под ремонтный или номинальный размеры. Шлифование под ремонтный размер чаще всего выпол­няют в одну операцию. Величина износа шеек определяет ремонт­ный размер шеек, выбор которого проводится в соответствии с техническими условиями.

Для шлифования шеек применяют универсальные шлифоваль­ные станки ЗА423 и ЗВ423. Сначала шлифуют коренные шейки и другие поверхности, находящиеся на одной с ними оси, а затем шатунные. Шейки вала шлифуют электрокорундовыми на керами­ческой связке шлифовальными кругами зернистостью 16…60 мкм.

Перед шлифованием шлифовальный круг правят алмазным ка­рандашом, закрепленным в оправке, при обильном охлаждении эмульсией.

Цилиндрическую часть круга правят, перемещая алмаз­ный карандаш в горизонтальной плоскости, а галтели — качанием оправки с карандашом в этой же плоскости.

Боковые плоскости круга обрабатывают до требуемой ширины при поперечной пода­че шлифовального круга. Шлифовальные круги рекомендуется пра­вить после шлифования одного-двух коленчатых валов.

Базовыми поверхностями при шлифовании коренных шеек явля­ются центровые отверстия. Шлифование шатунных шеек проводят на другом станке, оборудованном центросместителями, обеспечи­вающими совпадение осей шатунных шеек с осью вращения станка.

Затем шатунные шейки выставляются только в горизонтальной плоскости. Предварительно шлифуемую шейку выставляют призмой, окончательно — индикаторным устройством. Показание индикатора равняется половине припуска на шлифо­вание.

При окончательно отшлифованной шейке индикатор уста­навливается на «ноль».

Припуск на шлифование оставляют в пределах 0,3…0,5 мм на сторону. В каждом конкретном случае режимы шлифования уточ­няются в зависимости от жесткости коленчатого вала.

Режимы шлифования

Окружная скорость:

шлифовального круга, м/с……………………………………..25…35

шлифуемой поверхности, м/мин……………………………18…25

(коренные шейки);

7…12

(шатунные шейки)

Поперечная подача круга, м/м

черновое шлифование……………………………………………0,02…0,03

чистое шлифование……………………………………………….0.003…0,006

Продольная подача, мм/об………………………………………………….7… 11

Для предотвращения появления микротрещин при шлифова­нии применяют обильное охлаждение. Струя охлаждающей жид­кости должна полностью покрывать рабочую поверхность шлифо­вального круга. В качестве охлаждающей жидкости используют эмульсию (10 г эмульсионного масла на 1 л воды).

Когда полностью использованы предусмотренные конструкто­рами межремонтные размеры, что соответствует максимальному накоплению усталостных напряжений, на изношенные шейки ко­ленчатого вала наносят металлопокрытия.

Усталостные напряже­ния возникают из-за неравномерного износа шеек, кратковремен­ных перегрузок двигателя, неравномерной подачи топлива к ци­линдрам, смещения опор блока в связи со старением металла. Предел выносливости у таких коленчатых валов снижается на 20…25% по сравнению с новыми.

Основной опасной нагрузкой для дизельных двигателей считают изгибающий момент (разрушение вала по щекам), а для карбюраторных — крутящий (разрушение вала по шейкам).

При перешлифовках валов карбюраторных двигателей удаляют­ся поверхностные слои шеек с накопившимися усталостными по­вреждениями, а их наращивание приводит к разгрузке наиболее напряженных слоев металла, что способствует восстановлению их ресурса. Для коленчатых валов дизельных двигателей перешлифов­кой полностью удалить напряжение и предельно разрушенные слои металлов в зоне галтелей практически невозможно, поэтому их ресурс восстановить не удается.

Более 85 % объема восстановления шеек коленчатого вала вы­полняются сварочно-наплавочными методами.

Изношенные поверхности под шкив и шестерни наращивают на наплавочном станке У-651У4 или натокарно-винторезном, оснащен­ном наплавочной головкой ОКС-6569, электродуговой наплавкой проволоки 18ХГС или ЗОХГС диаметром 1,0… 1,5 мм в среде уг­лекислого газа. После наплавки проверяют состояние центровых от­верстий.

Видимые забоины, вмятины и следы коррозии исправляют растачиванием на токарно-винторезном станке типа 1М63 или 16К20. Для этого вал зажимают в патроне за первую коренную шейку, а под крайнюю устанавливают люнет. Затем выверяют вал и добиваются, чтобы биение коренной шейки было не более 0,03 мм.

Исправляют центровое отверстие протачиванием до выведения следов износа.

Наплавленные поверхности протачивают на стан­ке типа 1М63 с применением резцов с твердосплавными пласти­нами марки ТК.

Шлифование обработанных поверхностей прово­дят на круглошлифовальных станках типа ЗБ161.

Шпоночный паз заваривают в среде углекислого газа и наплавляют всю шейку вала проволокой 08Г2С или 08ГС толщиной 0,8… 1,2 мм на полуавтомате А-547У или ЦЦГ-301 для дуговой сварки.

Контролируют положение паза относительно диаметральной пло­скости и угловое смещение относительно оси первого кривошипа.

Для упрочнения валов применяют накатывание галтелей роли­ками из твердосплава.

Накатные устройства должны обеспечивать пневматическое, гидравлическое или пневмогидравлическое ста­тическое (безударное) нагружение роликов и иметь автоматичес­кий регулятор давления для поддержания постоянного усилия на­катывания требуемой величины.

Подвод роликов, достижение тре­буемых усилий накатывания, а также снятие нагрузки (отвод роликов) следует осуществлять плавно при вращающемся колен­чатом вале. Накатывание неподвижного вала вращающимися на­катными устройствами не рекомендуется, так как это ведет к фик­сации прогиба от собственного веса.

Прекращение вращения вала в процессе накатывания не допускается. В процессе накатывания упрочняемая поверхность галтелей должна смазываться жидким машинным маслом (93…95%) в смеси с олеиновой кислотой (5…7%). Смазывающая жидкость не должна содержать металли­ческих или абразивных примесей.

Частота вращения коленчатого вала должна быть в пределах 40…60 мин-1; давление роликов на галтели — 8000…8500 Н/м2; время упрочнения (обкатки) — 0,12…0,18 мин; полное упрочне­ние галтелей на всех шатунных шейках выполняют за 2,5…3,0 мин.

Галтели коленчатых валов обрабатывают по схеме «на врезание» (рис. 21.2, а); обкатывают с помощью устройства (рис. 21.2, б), позволяющего применять деформирующие ролики минимального диаметра и снижать тем самым силу обкатывания.

Деформирую­щие конические ролики 1 размещены в сепараторе 2 и контакти­руют с опорным конусом 3, смонтированным в корпусе 4.

Для предотвращения одностороннего нагружения коленчатого вала слу­жат два поддерживающих ролика 5, каждый из которых опирается на два роликоподшипника 6, расположенных в нижней головке 7.

Рис. 21.2. Схема обкатывания галтелей:

а — по схеме «врезание»; б — устройство для обкатки

Диаметр деформирующего ролика — 12 мм, угол конуса — 25°, угол опорного конуса — 46°. Радиусы закругления ролика соответ­ствуют минимально допустимым радиусам галтелям. Для предотв­ращения остаточного деформирования вала обкатывание произ­водят в три-четыре перехода (по несколько шеек в каждом перехо­де).

Силу в каждом переходе создают таким образом, чтобы деформация вала, образовавшаяся за предыдущий переход, ком­пенсировалась при последующем переходе. В результате достигает­ся соосность коренных шеек 0,01 …0,03 мм, не требуется холодная правка вала, а их сопротивление усталости повышается на 55… 75 %.

Полированиешеек коленчатого вала алмазными лентами. Поли­рование производят на специальном станке одновременно всех коренных и шатунных шеек. Станок обеспечивает вращательное и возвратно-поступательное (колебательное) движения обрабатыва­емого вала и прижим с регламентированной силой.

Постоянный контакт инструментов и детали обеспечивается за счет синхрон­ного вращения копиров и обрабатываемого вала. Нарезанные ку­сочки алмазной ленты наклеиваются на башмаки с дугообразной рабочей частью. Радиальная сила прижима инструмента к шейке вала создается пружиной.

При полировании необходимо обеспе­чивать постоянный подвод СОЖ в зону обработки.

Режим полирования: частота вращения вала — 0,8 с-1; сила при­жима инструмента — 120 Н; амплитуда колебаний — 4 мм; частота колебаний — 0,5 с-1; СОЖ — ОСМ-1.

Полирование шеек коленчатого вала пастами. Вкачестве полиру­ющего материала применяют пасту ГОИ или алмазную пасту. Дав­ление полировальных хомутов на шейки вала должно быть в пре­делах 100… 120 Н/м2. Продолжительность полировки при частоте вращения коленчатого вала 150 мин-1 составляет 3…5 мин.

Суперфиниширование.Для доводки шеек вместо полирования применяют также суперфиниширование. Суперфиниширование вы­полняют головкой, оснащенной абразивными брусками, на специ­альном полуавтомате 3875К. Зернистость брусков 4…8.

В качестве СОЖ используют смесь керосина с маслом или жидкость ОСМ-1. Шероховатость после обработки составляет
. Суперфиниши­рование выравнивает точность размеров, а также снижает шерохо­ватость шеек, вызванную неоднородностью условий предшеству­ющей обработки.

При шлифовании валов под суперфиниширова­ние оставляют припуск 0,005 мм.

Уравновешивание коленчатых валов нарушается вследствие из­носа трущихся поверхностей (при эксплуатации), неравномерном наращивании изношенных поверхностей и механической обработке.

Увеличенный в результате этого дисбаланс приводит к дополни­тельным вибрациям, ухудшающим работу двигателя. Уравновешен­ность вала достигается либо сверлением отверстий, либо фрезеро­ванием щек.

Балансировку коленчатых валов проводят на станке КИ-4274.



Источник: https://infopedia.su/17x548e.html

Ремонт коленчатых валов и их подшипников

Основные возможные дефекты.Наиболее распространённые дефекты коленчатых валов: грязевые отложения в полостях шатунных шеек; износ и задиры шатунных и коренных шеек; прогиб вала; трещины на шейках вала; износ шеек под распределительную шестерню и шкив привода вентилятора; износ стенок шпоночных канавок, поверхностей отверстий под шарикоподшипник муфты сцепления и прочее.

Поверхности шатунных и коренных шеек изнашиваются неравномерно, из-за этого появляется конусообразность и овальность. Наибольший износ шатунных шеек наблюдается на участках поверхностей со стороны коленчатого вала.

По этой причине при шлифовании коленчатый вал нужно устанавливать, выдерживая радиус кривошипа.

Наибольший износ коренных шеек наблюдается на участках поверхностей, которые обращены в сторону щёк кривошипа, и по этой причине прогиб вала нужно проверять не по средней шейке, а по биению фланца для крепления маховика (допустимо не более 0,03 мм).

Ремонт. Необходимость ремонта коленчатого вала и замены подшипников определяется по овальности шеек и превышению допускаемых без ремонта зазоров в подшипниках.

Перед началом ремонта следует тщательно промыть полости для центробежной очистки масла и масляные каналы в коленчатом валу. Наличие трещин проверяется, используя магнитно-порошковые способы дефектации.

Шлифование. Коренные и шатунные шейки шлифуются на ремонтные размеры, которые установлены в зависимости от марки двигателя от 4-х до 6-ти номеров с диапазоном 0,25 мм.

Сначала следует шлифовать шатунные шейки на круглошлифовальном полуавтомате ХШ2-01 либо на станке ЗА423 с применением специальных центросместителей  70-7132-1008. Угловая ориентация вала – индикаторным приспособлением по шлифуемой шейке [рис.61].

Рис. 61. Приспособление с индикаторной головкой для установки коленчатого вала при шлифовании шатунной шейки.

1) – Шатунная шейка;

2) – Станина станка;

3) – Индикаторная головка;

4) – Рукоятка.

Коренные шейки рекомендуется шлифовать на полуавтомате ХШ2-12 либо на станке ЗА423 при базировании по центровым отверстиям.

Перед шлифованием абразивный круг со ступицей статически балансируется, затем правится алмазным карандашом. Далее следует закруглить его кромки на размер радиуса галтелей шеек шлифуемого вала, проверяя его шаблонами. Радиусы галтелей для коленчатых валов дизелей находятся в пределах 4-6 мм, а для карбюраторных – 3-5 мм.

Для восприятия усилий, создаваемых при врезании в шейку абразивного круга, и предупреждении прогиба вала применяется люнет. Кулачки люнета следует довести до упора в шлифуемую шейку.

Режимы шлифования:

1) скорость круга 25-30 м/с;

3) при чистом шлифовании частота вращения вала 8-15 мин-1, подача по глубине 0,003-0,005 мм/об.

Допустима обработка коренных и шатунных шеек на разные ремонтные размеры. Любые отклонения от цилиндрической формы шейки допускаются не более 0,015 мм. Твёрдость шеек должна быть не ниже HRC 48. Перед шлифованием шеек на третий ремонтный размер рекомендуется их закалить ТВЧ при вертикальном положении вала.

Перед проведением чистового шлифования на шейках необходимо разделать фаску у масляных отверстий, используя высокооборотную пневматическую дрель со специально заправленным абразивным инструментом либо электродрель со сверлом диаметром 14-16 мм, снабжённым твёрдосплавными пластинками (частота вращения не более 500 мин-1).

Полирование. Для получения шероховатости поверхности в пределах Rа= 0,16-0,32 мкм операция выполняется на установке ОР-26320, где каждая шейка отдельно полируется абразивной либо алмазной лентой вместе с галтелями [рис.62].

Рис. 62. Схема установки для полирования шеек валов.

1) – Абразивный круг;

2) – Стойка;

3) – Контрпривод ленты;

4) – Поворотный рычаг;

5) – Абразивная лента;

6) – Шейка вала;

7) – Рукоятка для подъёма/опускания ленты.

Контроль. Размеры, овальность, конусообразность, бочкообразность, седлообразность всех шеек проверяется скобами СР (ГОСТ 11098-64), настроенными по концевым мерам.

Взаимное расположение коренных и шатунных шеек, а также радиус кривошипа определяются контрольными приспособлениями 70-8735-1021 и 70-8735-1028, а шероховатость поверхностей шеек определяется профилометром модели 296.

В простейшем случае на контрольной плите [рис.63] можно произвести замер радиуса кривошипа и отклонение от параллельности оси шатунных шеек относительно коренных.

Рис. 63. Проверка на плите коленчатого вала.

а) – радиуса кривошипа;

б) – параллельности коренных и шатунных шеек.

Отклонение от параллельности (разность максимальных показаний индикаторов в точках b и b΄), включая конусообразность шейки, допустима не более 0,03 мм на длине 100 мм. Смещение осей шатунных шеек относительно общей плоскости, проходящей через первую коренную и первую шатунную шейки, допускается максимально 20΄ в обе стороны от нормального положения.

Восстановление. После износа шеек коленчатого вала последнего ремонтного размера они восстанавливаются одним из приведённых способов:

2) электроконтактное напекание металлических порошков;

3) газопламенное напыление порошковых материалов.

Прочие дефекты коленчатого вала устраняются обычными приёмами.

Динамическая балансировка. Коленчатые валы подвергаются балансировке на универсальной машине КИ-4274 или БМ-У4 отдельно либо вместе с муфтой сцепления. Допускается дисбаланс: 50 г·см  для коленчатых валов двигателей типа СМД-60;

40 г·см  для коленчатых валов двигателей типа СМД -17; А-01; А-41;

150 г·см для коленчатых валов двигателей типа ЯМЗ;

10-15 г·см  — для двигателей легковых автомобилей;

70-120 г·см  — для двигателей грузовых автомобилей.

Подшипники. Характерные неисправности: выкрашивания либо задиры антифрикционного слоя подшипников, смятие фиксирующих усиков, плоскостей в местах разъёма вкладышей и ослабление их посадки в шатуне и блоке в результате износа внутренних поверхностей последних. При наличии таких дефектов подшипники подлежат выбраковке.

В случае износа коренных роликовых подшипников коленчатого вала дизеля ЯМЗ-240Б размер коренной шейки допускается 191,85 мм против номинального 191,92-0,03 мм.

При большем износе шейки шлифуются на один из ремонтных размеров (первый – 191,42 мм, второй – 190,48 мм) и устанавливают ролики ремонтного размера.

Все технологические процессы, связанные с ремонтом и восстановлением коленчатых валов, необходимо проводить в условиях специализированных ремонтных предприятий.

8*

Источник: https://xn—-itbachmidudk6msa.xn--p1ai/remont-kolenchatyx-valov-i-ix-podshipnikov.html