Приспособления, используемые при ремонте кривошипно-шатунного механизма (КШМ) двигателя
Audi 100 C4. Силовой агрегат. Ремонт двигателя

Траверса — для снятия и установки двигателя. Для этого необходимо подвесить на таль траверсу или захват, захватив двигатель крючками с правой стороны за скобу, установленную на передней шпильке крепления выпускного коллектора, а с левой — за технологическое отверстие, выполненное в приливе блока двигателя, или за болт, ввернутый в резьбовое отверстие крепления кожуха сцепления.

Стенд — для разборки и сборки двигателя.

Кронштейн — для крепления двигателя на стенде.

Ключ — для крепления гаек впускного и выпускного коллекторов. Момент затяжки гаек равен 25 Нм. Отворачивание гаек показано на рисунке.

Фиксатор — для удержания маховика от проворачивания. При отворачивании или заворачивании храповика коленчатого вала, болтов крепления сцепления или маховика необходимо установить фиксатор в отверстие блока для закрепления маховика от проворачивания.

Ключ — для отворачивания и заворачивания центрального болта коленчатого вала и проворачивания коленчатого вала двигателя при регулировке клапанов.

Съемник — для снятия переднего подшипника первичного вала коробки передач.

Ключи — для отворачивания и заворачивания шпилек.

При помощи ключа (А) шпилька (1) зажимается в ступице (2) эксцентриком (3). В ключе (Б) шпилька (1) зажимается в гайке (2) болтом (3). Диаметр и шаг резьбы ключа должны соответствовать шпильке.

Комплект втулок — для установки поршней в сборе с поршневыми кольцами и шатунами в цилиндры блока двигателя. При установке поршней подбирается втулка, соответствующая размеру поршня. Поверхности цилиндров и поршней перед установкой нужно смазать моторным маслом.

Оправки — для запрессовки заглушек коленчатого вала и блока цилиндров. Демонтаж заглушек производят керном и выполняют при капитальном ремонте двигателя с целью качественной очистки рубашки охлаждения блока цилиндров от накипи и масляные каналы блока цилиндров, коленчатого и распределительного валов от смолистых отложений на их стенках. После запрессовки заглушек масляных каналов необходимо зачеканить их керном в нескольких точках.

Кольцевые калибры — для установки нутрометра на нуль при измерении износа цилиндров двигателя.

Нутрометр — для измерения износа цилиндров блока двигателя. Диаметр цилиндра измеряется в четырех поясах. В каждом поясе производятся два измерения — в продольном и поперечном направлениях двигателя. В зоне пояса (1) цилиндры практически не изнашиваются. Поэтому по разности замеров в первом и остальных поясах можно судить о величине износа цилиндров.

A, B. Направление измерений

Расточный станок — для расточки цилиндров блока двигателя под ремонтный размер, хонинговальный станок — для окончательной обработки цилиндров. Хонингование выполняется сначала набором среднезернистых абразивных брусков, потом мелкозернистых. Для достижения наилучшей чистоты рабочей поверхности цилиндра ее доводят мелкозернистой шлифовальной шкуркой, намотанной на хонинговальную головку. Оправка и опора поршня — для выпрессовки поршневого пальца. Выпрессовку поршневого пальца производят на прессе с помощью оправки 2 (А) и опоры (4) с цилиндрической выемкой, в которую укладывают поршень, или при помощи опоры 2 (Б). Перед выпрессовкой пальца снимают поршневые кольца.

Приспособление для заточки поршневых колец

Его проверяют набором щупов при установке колец в калибр, имеющий диаметр отверстия, который равен номинальному диаметру кольца, с допуском ±0,003 мм.

При недостаточном зазоре необходимо стыковые поверхности колец запилить на приспособлении, а при повышенном — заменить кольца.

Калиброванная пластмассовая проволока — для проверки зазора между вкладышами и шейками коленчатого вала двигателя. Зазор между вкладышами и шейкой коленчатого вала можно проверить расчетом (измерив детали). Однако для проверки зазора удобнее пользоваться калиброванной пластмассовой проволокой. В этом случае необходимо тщательно очистить рабочие поверхности вкладышей и соответствующую шейку коленчатого вала. Затем положить отрезок пластмассовой проволоки на ее поверхность. Установить на шейку коленчатого вала шатун с крышкой или крышку коренного подшипника (в зависимости от вида проверяемой шейки) и затянуть гайки или болты крепления. Снять крышку и по сплющиванию проволоки определить по шкале, нанесенной на упаковке, величину зазора.

Если зазор находится в пределах допуска или меньше предельного (0,1 мм для шатунных и 0,15 мм для коренных шеек), то эти вкладыши можно снова использовать.

При зазоре, больше предельного, необходимо заменить на этих шейках вкладыши новыми. Если шейки коленчатого вала изношены, то необходимо их прошлифовать до ремонтного размера и соответственно заменить вкладыши ремонтными (увеличенной толщины).

Электропечь с термостатической регулировкой для нагрева верхних головок шатунов необходима для обеспечения натяга в соединении палец-шатун. Для лучшего прогрева укладывают шатуны верхними головками внутрь печи. Если шатун помещают в холодную печь, то температура печи регулируется на 240°С. Шатуны вынимают, когда температуры достигнет этой величины. Если шатуны помещают в печь, нагретую до 240°С, то их выдерживают при этой температуре в течение 15 минут.

Приспособления для запрессовки поршневого пальца в поршень и шатун

Палец необходимо заранее подготовить к сборке на приспособление. Для этого нужно надеть на валик (1) приспособления поршневой палец (2) и направляющую (3), закрепив ее винтом (4).

Винт затянуть неплотно, чтобы избежать его заклинивания при расширении поршневого пальца от контакта с нагретым шатуном. Извлечь нагретый шатун из печи и как можно быстрее зажать его в тисках. Надеть на него поршень и приспособлением протолкнуть поршневой палец в отверстие поршня и в верхнюю головку шатуна так. чтобы заплечик приспособления соприкасался с поршнем. При этом поршень должен прижиматься бобышкой к верхней головке шатуна в направлении запрессовки, показанной стрелкой.

Приспособление для проверки прочности запрессовки поршневого пальца с помощью динамометрического ключа

Для этого необходимо зажать основание приспособления в тисках и опустить кронштейн (8) индикатора.

Установить на приспособление собранные поршень с шатуном и в отверстие пальца вставить резьбовой стержень (3) до упора его головки (2) в торец пальца. На противоположный конец стержня навернуть гайку (5) так, чтобы она соприкасалась с опорой, и были выбраны возможные зазоры. Установить упор (6) в паз стержня, исключающий его проворачивание. Приподнять кронштейн (8) до горизонтального положения, закрепить его рукояткой (7) и установить индикатор (9), штифт (1) которого упереть в головку (2) стержня. Установить индикатор на ноль.

С помощью динамометрического ключа (2) приложить к гайке (1) момент 13 Нм, что соответствует осевой нагрузке 2 кН. Опустить динамометр. При этом стрелка индикатора должна возвратиться на ноль. В том случае, если палец переместился в головке шатуна, необходимо заменить шатун.

Прибор для проверки параллельности осей поршневого пальца и нижней головки шатуна

Нижнюю головку шатуна (без вкладышей) нужно установить на приспособление и отцентрировать его выдвижными ножами (2). На днище поршня установить калибр (4) и набором щупов определить на расстоянии 125 мм от угла или верхнего конца калибра зазор между вертикальной плитой приспособления и вертикальной плоскостью калибра. Место замера зависит от того, чем касается калибр вертикальной плиты — углом или верхним концом. Допускается зазор не более 0,4 мм. При большем зазоре шатун подлежит замене.

Шлифовальный станок и приспособление для шлифования коренных и шатунных шеек коленчатого вала

С помощью фланца (1) и разрезной втулки (2) коленчатый вал устанавливают на шлифовальный станок. В зависимости от износа шеек коленчатого вала их шлифуют до необходимых размеров.

1 Фланец
2 Втулка разрезная.

Призмы для проверки геометрических параметров коленчатого вала

Для этого необходимо установить коленчатый вал на две призмы и при помощи индикатора проверить биение и несоосность его шеек.

Фреза и оправка фрезы для обработки гнезд заглушек коленчатого вала

После шлифования и последующей доводки шеек коленчатого вала двигателя, необходимо удалить заглушки масляных каналов и обработать гнезда заглушек фрезой (2), надетой на оправку (1). Тщательно промыть коленчатый вал и его каналы бензином и продуть сжатым воздухом.

Оправка для запрессовки новых заглушек

После запрессовки заглушки следует зачеканить керном в нескольких точках.

Приспособление для замера осевого зазора коленчатого вала на двигателе, установленном на автомобиле

Осевое перемещение коленчатого вала создается нажатием и отпусканием педали сцепления. Величина осевого зазора определяется по перемещению переднего конца коленчатого вала. Максимально допустимый зазор не должен превышать 0,35 мм.

Оправка для установки держателя заднего сальника (с сальником) на коленчатый вал

Для этого нужно смазать сальник моторным маслом и, не допуская перекоса, запрессовать его в держатель.

Доска монтажная — для выполнения ремонтных работ головки блока цилиндров, снятой с двигателя.

Ремонт кривошипно-шатунного механизма

Восстановление коленчатого вала

Коленчатые валы большинства двигателей изготовлены штамповкой из стали 45, 40Х, 50Т и ДР-У некоторых двигателей валы изготовлены литьем из высокопрочного магниевого чугуна. Основными дефектами коленчатых валов являются износ коренных и шатунных шеек и изгиб вала. Реже встречаются повреждения резьбы, трещины, износы шпоночных канавок, отверстий под болты крепления маховика, посадочных мест под шестерню и шкив, маслосгонной резьбы.

Коленчатый вал выбраковывают при наличии трещин, за исключением небольших продольных трещин на коренных и шатунных шейках длиной до 3 мм. При износе коренных и шатунных шеек, выходящем за пределы последнего ремонтного размера, коленчатые валы дизелей также выбраковывают.

Необходимость восстановления коленчатого вала и замены подшипников определяют по превышению допустимых зазоров в подшипниках.

Перед ремонтом коленчатый вал промывают в моечной машине ОМ-36000. Особенно тщательно промывают полости для центробежной очистки масла и масляные каналы. С помощью магнитного дефектоскопа проверяют наличие трещин на шейках вала.

Изгиб вала устраняют специальной правкой местным наклепом.

Изношенные посадочные места под. шестерню или шкив восстанавливают наплавкой в среде углекислого газа проволокой Св-18ХГСА с последующей обработкой под номинальный размер.

Изношенные шпоночные канавки и отверстия под штифты для установки маховика заваривают полуавтоматом в среде углекислого газа проволокой Св-08Г2С. Шпоночную канавку фрезеруют на том же месте, чтобы не нарушить установку распределительных шестерен. Заваренные отверстия после зачистки торцовой поверхности на токарном станке просверливают, зенкуют и развертывают на сверлильном станке.

Наиболее распространенным способом восстановления коренных и шатунных шеек коленчатых валов является шлифование их под ремонтные размеры, установленные для каждой марки двигателя. Перед шлифованием шеек должны быть устранены все другие дефекты вала. Измеряют шейки в двух сечениях на расстоянии 10 мм от щек и в двух плоскостях: в плоскости кривошипа и перпендикулярно ей.

Для шлифования шеек коленчатых валов применяют универсальный шлифовальный станок 3A423, на котором можно шлифовать как коренные, так и шатунные шейки, или специализированные станки. Все шейки шлифуют под один ремонтный размер. Сначала шлифуют коренные шейки, а затем шатунные. За установочные базы при шлифовании коренных шеек принимают фаску отверстия под храповик и фаску или отверстие в торце вала под подшипник. Предварительно эти базы проверяют и при необходимости исправляют. Для проверки коленчатый вал устанавливают в центрах и измеряют его биение по неизношенным поверхностям. Радиальное биение шейки под шестерню и фланца маховика не должно превышать соответственно 0,03 и 0,05 мм.

При шлифовании шатунных шеек за установочные базы принимают шейку под шестерню и наружную цилиндрическую поверхность фланца маховика или прошлифованные крайние коренные шейки.

Перед шлифованием отверстия масляных каналов зенкуют на сверлильном станке или электродрелью со специально заправленным абразивным инструментом или сверлом диаметром 14-16 мм с твердосплавными пластинками.

При шлифовании шатунных шеек коленчатый вал устанавливают в трехкулачковых патронах центросместителей передней и задней бабок. С помощью центросместителей ось коренных шеек смещают относительно оси пинолей передней и задней бабок на величину радиуса кривошипа. Угловая ориентация вала осуществляется индикаторным приспособлением по шлифуемой шейке. Для восприятия усилия, создаваемого при врезании в шейку абразивного круга, и предугреждения прогиба вала применяют люнет.

Рис. Приспособление для установки вала при шлифовании шатунных шеек: 1 — призма; 2 — шатунная шейка; 3 — индикаторное устройство.

Шейки коленчатого вала шлифуют электрокорундовыми кругами на керамической связке зернистостью 16-60, твердостью СМ2, CI, СТ1 и СТ2. Режим шлифования: окружная скорость шлифовального круга — 25-35 м/с; окружная скорость вала — 18-25 м/мин (при шлифовании коренных шеек) и 7-12 м/мин (при шлифовании шатунных шеек), поперечная подача круга — 0,003-0,006 мм/об, продольная подача — 7-11 мм/об. С целью предотвращения образования микротрещин при шлифовании применяют обильное охлаждение.

Для получения шероховатости поверхности Ra 0,16-0,32 мкм после шлифования шейки полируют пастой ГОИ № 20-30 на установке ОР-26320 или на стенде 6749. На специализированных ремонтных предприятиях при больших программах ремонта для доводки шеек вместо полирования применяют суперфиниширование на специальном полуавтомате 3875К.

Шейки коленчатых валов автомобильных двигателей, вышедшие по размерам за пределы ремонтных, наплавляют автоматической наплавкой под слоем флюса и обрабатывают до номинальных размеров.

Восстановленные коленчатые валы подвергают динамической балансировке на специальной машине КИ-4274 или БМ-У4.

После шлифования и полирования шеек коленчатые валы и масляные каналы тщательно промывают и продувают сжатым воздухом.

При контроле восстановленных валов проверяют размеры, определяют конусообразность, овальность, бочко- и седлообразность всех шеек с помощью скобы, настроенной по концевым мерам. Взаимное расположение коренных и шатунных шеек, биение средних коренных шеек, поверхности фланца под маховик, биение поверхностей под шкив и шестерню, смещение осей шатунных шеек относительно общей плоскости, проходящей через первую коренную и первую шатунную шейки, а также радиус кривошипа определяют контрольными приспособлениями. Шероховатость поверхности определяют по образцам шероховатости.

Ремонт шатунов

Шатуны большинства автотракторных двигателей изготавливают из сталей 45, 40Х, 40Г и др. Основные дефекты шатунов: изгиб и скручивание стержня; износ отверстия нижней головки шатуна, втулки и отверстия верхней головки под втулку; износ опорных поверхностей крышки под гайки шатунных болтов и др.

Шатуны выбраковывают при наличии трещин, обломов, аварийных изгибов. Кроме того, шатуны двигателей СМД-60, СМД- 64 и их модификаций выбраковывают, если смяты треугольные шлицы на опорных поверхностях разъема нижней головки.

Рис. Приспособление КИ-724 для проверки шатунов: а — установка шатуна на приспособление; б — установка стрелки индикаторов на ноль; в — устройство оправки: 1 — шатун с крышкой; 2 — призма с индикаторами; 3 — ограничитель; 4 — плита; 5 — зажимной палец; 6 — рукоятка; 7 — оправка; 8 — опорная поверхность оправки; 9 — зажимной винт ограничителя.

Изгиб и скрученность шатунов проверяют при помощи индикаторных и оптических приспособлений. В мастерских общего назначения для проверки шатунов используют приспособление КИ-724, которое является универсальным и позволяет контролировать шатуны двигателей разных марок. Перед проверкой в отверстие плиты 4 приспособления вставляют оправу 7. При этом опорная поверхность 8 оправки для нижней головки шатуна должна находиться вверху, а зажимной палец 5 — внизу. Шатун без втулки верхней головки закрепляют на оправке 7. В отверстие верхней головки шатуна предварительно вводят малую оправку приспособления. Установив призму 2 на малую оправку, перемещают шатун вместе с оправкой и призмой до тех пор, пока упор призмы не коснется поверхности плиты. В таком положении закрепляют оправку рукояткой 6. Затем снимают шатун с приспособления, а призму с индикатором устанавливают на оправку 7 и перемещают, пока упор призмы не коснется поверхности плиты и стрелка индикатора не повернется на 1,0-1,5 оборота. В этом положении стрелку верхнего индикатора устанавливают на ноль. Поворачивают призму на оправке так, чтобы измерительный стержень нижнего индикатора и второй упор соприкасались с плитой, и устанавливают на ноль стрелку другого индикатора.

Устанавливают шатун на оправке 7 так, чтобы его нижняя головка уперлась в ограничитель 3. Ставят призму на малую оправку верхней головки шатуна и подводят ее к плите. При касании упора призмы стрелка верхнего индикатора покажет величину изгиба в сотых долях миллиметра на длине 100 мм. Повернув призму другой стороной, нижним индикатором определяют величину скрученности шатуна.

Для шатунов дизелей всех марок изгиб не должен превышать 0,05 мм, а скрученность — 0,08 мм на длине 100 мм (расстояние между упором призмы и измерительным стержнем индикатора). Допустимый изгиб шатунов автомобильных двигателей 0,03 мм, допустимая скрученность 0,06 мм.

Шатуны, имеющие изгиб или скрученность, выходящие за допустимые значения, восстанавливают или выбраковывают. Допускается правка с подогревом стержня пламенем газовой горелки до температуры 450-500°С. Подогрев снимает внутренние напряжения в стержне шатуна, которые во время работы двигателя стремятся возвратить шатун в исходное (деформированное) состояние.

Износ отверстий нижней головки шатуна устраняют несколькими способами в зависимости от степени износа. Перед восстановлением проверяют опорные поверхности под головки шатунных болтов и гаек, а также плоскости разъема.

Опорные поверхности фрезеруют до выведения следов износа. Смятые или изношенные плоскости разъема фрезеруют или шлифуют до получения параллельности плоскостей с образующей отверстия. Непараллельность допускается не более 0,02 мм на всей длине плоскостей разъема.

Если слой металла, снятый шлифованием с плоскостей разъема крышки, не превышает 0,3 мм, а с плоскостей разъема шатуна 0,2 мм для дизелей и соответственно 0,4 и 0,3 мм для карбюраторных двигателей, то шатун собирают, затягивают гайки с нормальным усилием затяжки и растачивают, а затем шлифуют до номинального размера.

Если отверстия под вкладыши в шатунах изношены настолько, что с плоскостей разъема требуется снимать слой металла больший, чем указано выше, то отверстия восстанавливают наращиванием слоя металла (железнение, газопламенное напыление и др.) с последующей обработкой под номинальный размер.

Газотермическое напыление коренных шеек коленчатого вала ЯМЗ 238. Роботизированный комплекс

Изношенное отверстие под втулку в верхней головке шатуна растачивают или развертывают до выведения следов износа и запрессовывают втулку увеличенного размера по наружному диаметру. Отверстие под втулку растачивают на станке УРБ-ВП-М или на токарном станке с помощью специального приспособления. После расточки втулку раскатывают роликовыми раскатниками на тех же станках. При растачивании оставляют припуск на раскатку 0,04-0,06 мм. Процесс раскатки уменьшает шероховатость поверхности и увеличивает прочность посадки втулки на 70—80%.

Изношенные втулки верхней головки шатуна восстанавливают обжатием с последующим наращиванием наружной поверхности меднением, осадкой в шатуне, термодиффузионным цинкованием с последующей механической обработкой.

Ремонт поршней и пальцев

В большинстве двигателей поршни изготовлены из сплавов алюминия. В процессе эксплуатации в них возможны следующие дефекта: износ наплавляющей части (юбки) поршня, канавок под поршневые кольца и отверстий в бобышках под поршневой палец; задиры и трещины. Основной дефект поршневых пальцев — износ наружной поверхности под втулку верхней головки шатуна и под отверстия бобышек поршня, возможны трещины, сколы и забоины.

Поршни и поршневые кольца, изношенные свыше допустимых пределов размеров, не восстанавливают. При текущем ремонте изношенные отверстия бобышек развертывают под палец увеличенного размера. Чтобы сохранить соосность отверстий, их разворачивают специальной длинной разверткой за один проход. После развертывания проверяют диаметр отверстия индикаторным нутромером и перпендикулярность оси отверстий к оси (или образующей) поршня на специальных приспособлениях.