Ремонт коленчатого вала автомобиля

Шлифование производится на специальных шлифовальных полуавтоматах с многокамневыми накладками. Эти станки работают по автоматическому циклу врезного шлифования с выхаживанием, автоматической правкой кругов и активным контролем.

Обточка четырёх шатунных шеек производится на четырёхшпиндельном полуавтомате высокопроизводительным методом. Схема обработки шатунных шеек.

Базирование деталей в этом случае производится по I и V коренным шейкам, в осевом направлении по торцу Т, а в угловом положении по фрезерованным площадкам на 1 и 8-й щёках. Люнет устанавливается у III коренной шейки.

При этой схеме обработки вал вращается вокруг оси коренных шеек, а суппорты с закреплёнными в них резцами перемещаются вместе с обрабатываемыми шейками подобно шатунам, закреплённым на этих шейках. В каждом из суппортов устанавливается по 3 резца: один широкий прямой для обработки цилиндрической поверхности шейки и два фасонных, расположенных по краям шеек для обточки галтелей и подрезки торцов и щёк. Радиальная подача резцов производится гидравлическим устройством. Из приведённой схемы движений можно установить, что у станка имеется два копирных коленчатых вала, вращающихся синхронно с обрабатываемым валом и обеспечивающих движение инструментов, а также точность радиуса кривошипа. Применение многошпиндельных станков этого типа позволяет вести одновременно обработку всех шатунных шеек нескольких валов с последовательным или параллельным совмещением переходов.

На этой операции обеспечивается радиус кривошипа для вала ЗИЛ-130 в пределах 47,7--47,3 мм, а осевое положение шатунных шеек определяется по установочным размерам до базовых площадок на щеках с точностью 0,2 мм.

Сверление смазочных каналов вызывает значительные затруднения в виду малых диаметров отверстий и большой их глубины. Сечение каналов имеет переходы по диаметру, и каналы должны быть строго координированы. При сверлении таких отверстий трудно отводить стружку: часто ломаются свёрла. Смазочные каналы у коренных и шатунных шеек и отверстия под резьбовые пробки у шатунных шеек коленчатого вала обрабатываются на двух автоматических линиях с автоматическим поворотом деталей. Эта операция выполняется на специальных многошпиндельных многосторонних сверлильных автоматизированных станках с автоматическим многократным выводом свёрл с целью удаления стружки из обрабатываемых отверстий, что исключает возможное заклинивание и поломку свёрл. Эти станки имеют предохранительное устройство для отвода свёрл при перегрузках.

При сверлении смазочных каналов замена свёрл производится без подналадки их на станке, т.к. свёрла настраивают на размер по приборам вне линии обработки.

Схема обработки смазочных каналов, а обработка полостей в шатунных шейках. Деталь устанавливается по центровым отверстиям или по поверхностям коренных шеек I и V, фиксирование в угловом положении осуществляется по площадкам шатунных шеек, а в осевом направлении - по левому торцу буртика V коренной шейки. Обработку смазочных каналов, отверстий под пробки и нарезание резьбы в этих отверстиях выполняют на специализированных станках.

Шпоночные пазы также обрабатываются раздельно на специализированных горизонтально-фрезерных станках. После сверления смазочных каналов вал тщательно промывается, в особенности смазочные каналы для полного удаления стружки. Ширина фрезерованного шпоночного паза должна быть в пределах 5,99--5,945 мм, точность его расположения относительно оси ±30ў.

Закалка коленчатого вала производится на двух автоматических линиях. В связи с тем, что нагрев детали производится охватывающими индукторами, после закалки допускается снижение твёрдости с HRC 62--52 до твёрдости заготовки в зоне галтелей на длине 6 мм максимум. Микроструктура закалённого слоя должна представлять собой мартенсит мелко - или среднеигольчатого строения или троостомартенсит. Коренные и шатунные шейки закаливаются на глубину 6,7--3,3 мм, а шейки под шкив - на глубину 1,8--4,7 мм на длине 60 мм с отступлением на 12 мм от торца конца вала. Охлаждение детали при закалке совмещено с дополнительной промывкой.

Коренные шейки вала шлифуются на специальных полуавтоматах с многокамневой наладкой. Деталь устанавливается по центровым отверстиям, в осевом положении она фиксируется по предварительно шлифованному торцу Т, а крутящий момент передаётся поводком через отверстие во фланце. На указанном шлифовальном

автомате шлифуются одновременно 5 коренных шеек вала. При этом обеспечивается переход от цилиндрической поверхности шейки до бортика на щеке. При шлифовании фланца крутящий момент передаётся через 1-ю щеку вала. При чистовом шлифовании коренных шеек точность формы (овальность, конусность) 0,01 мм, диаметр шеек 75,005--74,992 мм, а неперпендикулярность торцов шеек к оси вала - в пределах 0,012 мм на крайних точках. Чистота поверхности при окончательном шлифовании - до 8-го класса.

После шлифования диаметр шатунных шеек должен быть равен 65,505--65,492 мм и расстояние между буртами 58,12--58,00 мм. Чистота поверхности шатунных шеек не ниже 7-го класса. Точность взаимного расположения шатунных шеек по углу 0,2 мм. Допуск на радиус кривошипа ±0,08 мм. Некруглость шеек 0,01 мм. Непараллельность шатунных шеек относительно коренных шеек I и V 0,01 мм.

Окончательное шлифование шатунных шеек выполняется последовательно. Вал устанавливается в приспособлении по поверхностям коренных шеек I и V, в угловом положении - по площадкам на 1-м противовесе, а в осевом - по каждой шатунной шейке.

Обработка отверстий во фланце, отверстия со стороны переднего хвостовика, нарезание резьбы под храповик выполняются на полуавтоматических станках. Вал базируется по коренным шейкам I и V, в осевом направлении его фиксируют по торцу Т, а в угловом положении по первой шатунной шейке. При обработке отверстий во фланце требуется точно выдержать радиус расположения осей отверстий относительно оси коренных шеек, а также точно выдержать взаимное расположение этих отверстий. Из 6 отверстий во фланце 2 отверстия контрольные, с допуском 0,05 мм на диаметр. Ширина фрезерованной шпоночной канавки 5,990--5,945 мм, а её смещение относительно оси вала ±0,2 мм.

Нарезание резьбы в переднем конце вала М27х1,5 мм выполняется по 3-му классу точности. Схема обработки переднего конца вала показана на рис. 9. После обработки переднего и заднего концов вала контролируют качество обработки, и в том числе проверяют отсутствие трещин магнитным дефектоскопом.

Растачивание отверстий под подшипник со стороны фланца выполняется с допуском 0,037 мм, затем перецентровывают вал - растачивают базирующие фаски 3,5х60°.

Биение отверстия под подшипник не должно превышать 0,06 мм, а биение базирующих фасок относительно I и V коренных шеек - 0,10 мм. Чистота поверхности отверстия должна быть не ниже 6-го класса.

Динамическая балансировка выполняется на двух автоматических линиях, в два приёма. Исходный дисбаланс коленчатых валов достигает 3000-1500 ГЧсм; конечный дисбаланс у большинства коленчатых валов, работающих при 1300--2000 об/мин, не должен превышать 30--70 ГЧсм, а у валов, работающих при 3000--5000 об/мин, 15--20 ГЧсм. Первая балансировка выполняется с точностью 300 ГЧсм на каждом конце вала, а вторая обеспечивает точность 30 ГЧсм на каждом конце вала. Дисбаланс устраняется за счёт высверливания металла из противовеса. При балансировке коленчатого вала все его внутренние полости и каналы заполняются маслом, резьбовые отверстия в шатунных шейках и выходы каналов закрываются технологическими пробками. Динамическая балансировка позволяет определить величину действующих неуравновешенных сил по торцам вала и координаты их углового положения. По результатам балансировки задаётся программа высверливания лишнего металла. Предварительное устранение дисбаланса осуществляется радиальным сверлением отверстий диаметром 20 мм на определённую глубину в крайних противовесах вала. Окончательная балансировка производится за счёт сверления отверстий диаметром 12 мм в средних противовесах. Конструкции коленчатого вала должны быть предусмотрены две плоскости для устранения дисбаланса, которые имели бы достаточные припуски для удаления необходимого металла без нарушения прочности вала.

Контроль коленчатых валов.

Качество обработки вала многократно контролируется. Промежуточный контроль предупреждает попадание бракованных деталей на последующие операции обработки и помогает управлять процессом изготовления валов. Контроль коленчатых валов является трудоёмкой работой, т.к. у вала в общей сложности контролируется около 100 различных показателей качества и он имеет большое количество поверхностей с высокой точностью размеров, формы и взаимного расположения. Поэтому контроль качества вала должен выполняться с применением автоматических устройств. В качестве таких устройств могут быть индикаторные с настройкой для одновременного измерения различных размеров и отклонений, а также пневматические, электроконтактные и электронные устройства.

При проверке биения коренных шеек вал устанавливается на призматические опоры коренными шейками I и V в многомерное индикаторное контрольное приспособление. Диаметр коренных и шатунных шеек проверяется на стенде превмоскопами. Для проверки положения торцов применяются электроконтактные устройства, которые не только показывают то или иное отклонение, но могут и фиксировать его.

Технологические свойства

Коленчатый вал в паре с блоком цилиндров являются основными базовыми деталями. Поэтому вопросам их содержания, ухода и качественного ремонта придается большое значение. Исправная работа коленчатого вала с подшипниками зависит от правильности укладки коленчатого вала, состояния поверхности его шеек и вкладышей, подачи смазки в нужном количестве и необходимого качества и других условий. Основными неисправностями коленчатых валов являются: излом вала по шейкам или щекам, трещины в шейках вала, чаще по галтели, задир шеек вала, повышенная овальность коренных или шатунных шеек, повреждения элементов соединения вала с антивибратором, приводом насосов и распределительных валов, изгиб вала.

Излом коленчатого вала по щеке

Причинами излома коленчатых валов являются: высокий уровень знакопеременных напряжений от изгиба или крутильных колебаний вала, литейные дефекты и дефекты обработки вала (рыхлоты, пористости, плены, подрезы). Повышение уровня напряжений на изгиб в шейках и щеках вала происходит в результате образования ступенчатости смежных опор, увеличенного изгиба вала, нарушения уравновешенности вала (неправильный подбор поршней и шатунов по массе).

Задир шеек вала происходит вследствие: перекрытия отверстий для подачи смазки при провороте ослабших вкладышей подшипников коленчатого вала или выхода из строя масляного насоса и неисправности реле давления масла, которое служит для остановки дизеля с целью предотвращения задира шеек вала; попадания абразивных частиц между вкладышем и шейкой вала; запуска дизеля без предварительной прокачки масла; разжижения дизельного масла несгоревшим топливом, которое при чрезмерной подаче или подтекании форсунок стекает по стежкам цилиндровых втулок в картер дизеля; г попадания охлаждающей воды в дизельное масло при нарушении герметичности уплотнения втулок цилиндров в блоке дизеля, рубашек на втулках, адаптеров, водяных переходников и выпускных коллекторов.

Изгиб вала бывает двух видов: упругий и остаточный.

Упругий изгиб вала происходит под действием сил, действующих от шатунов и вала якоря тягового генератора, при неправильной укладке коленчатого вала в постелях блока и нарушении центровки валов: коленчатого и якоря генератора.

Остаточный изгиб коленчатого вала образуется в результате неправильной шлифовки коренных шеек (несоосность шеек) или релаксации остаточных внутренних напряжений, а также неправильной укладки вала при его хранении.

При техническом обслуживании ТО-3 и текущем ремонте ТР-1 через открытые люки блока и картера проверяют: нет ли частиц баббита вблизи подшипников, трещин в крышках, крепления гаек коренных и шатунных подшипников коленчатого вала, положение стыков вкладышей (нет ли проворота), состояние шплинтов. При техническом обслуживании ТО-3 и текущих ремонтах проверяют целостность масляного коллектора и маслоподводящих трубок. При этом прокачку масла маслопрокачивающим насосом производят от постороннего источника тока.

Зазором «на масло» называют суммарный зазор между шейкой вала и вкладышами подшипника (верхним и нижним). При отсутствии провисания шейки вала весь зазор «на масло» будет расположен между шейкой вала и верхним вкладышем. Эти зазоры измеряют щупом вдоль оси вала в вертикальной плоскости с двух сторон (со стороны генератора и со стороны отсека управления), суммируют замеренные зазоры и делят сумму на два. Суммарный зазор «на масло» в опорных и упорном подшипниках дизеля типа Д100 должен быть 0,15--0,23 мм, при выпуске тепловоза из текущего ремонта ТР-3 -- 0,15--0,30, из текущего ремонта ТР-2 -- 0,15--0,35, из текущего ремонта ТР-1 и технического обслуживания ТО-3 -- не более 0,45 мм.

На текущем ремонте ТР-3 .коренные подшипники обоих валов дизеля типа Д100 разбирают. Верхний вал (в тех депо, где имеются кантователи, и нижний) снимают. Для этого предварительно снимают переднюю торцовую и верхнюю крышки блока, разбирают шатун-е подшипники и опускают поршни с шатунами на латунные стержни, вставленные в продувочные окна втулок цилиндров. Затем отвертывают гайки шпилек крышек коренных подшипников, отсоединяют маслоподводящие трубки, снимают крышки.

Перед снятием коленчатого вала извлекают нижний вкладыш опорно-упорного подшипника с тем, чтобы при перекосе вала во время подъема не повредить подшипник. Блочные (нерабочие) вкладыши выкатывают специальными пальцами, которые вставляют в смазочные отверстия шеек вала. При повороте коленчатого вала на 180° палец выталкивает вкладыш из постели. Вал зачаливают за 2-ю и 9-ю шатунные шейки специальным чалочным приспособлением с захватами, транспортируют краном и укладывают на специальную подставку, имеющую не менее трех опор.

Шейки коленчатых валов, имеющие овальность и забоины более допустимых значений, а также задиры обрабатывают шлифовкой на специальных станках с последующим их полированием. Шлифуют шейки до следующего градационного размера. Всего установлено семь градационных размеров. Смежные градации отличаются на 0,5 мм друг от друга.

Полируют одновременно все шейки вала на станке. На шейки вала закрепляют хомуты с войлочными подкладками, на которые наносят полировальную пасту. Направление вращения коленчатых валов при полировании должно совпадать с рабочим направлением, в противном случае могут возникать задиры шеек вала при работе дизеля. Это явление объясняется следующими причинами: коленчатые валы дизелей типа Д100 изготовляют из высокопрочного чугуна, шарообразные глобули графита которого окружены ферритовой оторочкой. Эти оторочки, выходящие на поверхность шейки и заполированные, при движении против направления полирования действуют как зубцы и задирают подшипник, а затем шейку вала. Шероховатость поверхности шеек валов должна быть не ниже 8-го класса.

Для повышения усталостной прочности коленчатых валов галтели шеек накатывают роликами как при изготовлении валов, так и при ремонте в случае перешлифовки шеек и необходимости углубления галтели, чем срезается накатанный слой. Накатывание галтелей создает в поверхностном слое сжимающие напряжения повышая запас прочности вала.

После ремонта коленчатого вала проводят следующие измерения его геометрии: диаметр шеек, их конусность и овальность; радиус кривошипа шатунных щёк; несоосность коренных шеек (размер изгиба оси вала); для валов (стальных) дизеля Д50, кроме того, определяют развал щёк и биение торцовых фланцев.

При укладке коленчатых валов в крышки коренных опор устанавливают бесканавочные вкладыши. В блок устанавливают вкладыши прежней конструкции. При этом вкладыши устанавливают только в крышки нижнего вала, так как они не имеют отверстий для подвода масла к шейкам вала.

Перед укладкой коленчатого вала подбирают по толщине вкладыши так, чтобы ступенчатость опор вала не превышала установленных норм. Затем проворачивают нижний (или верхний -- при укладке нижнего) коленчатый вал до совпадения меток на зубчатых колесах вертикальной передачи. Комплект блочных (рамовых) вкладышей коренных подшипников (кроме упорного) укладывают в постели бугелей блока по клеймам. Рабочие поверхности вкладышей протирают чистой салфеткой и смазывают дизельным маслом. Вал укладывают на вкладыши так, чтобы совпали метки на зубьях колес верхней части вертикальной передачи и привода топливных насосов. Закатывают упорный подшипник, ставят крышки коренных подшипников с верхними вкладышами и закрепляют гайки коренных шпилек до совпадения меток. Проворачивая вал, устанавливают кривошипы в положения, удобные для сочленения с шатунами, и собирают шатунные подшипники.

ремонт автомобиль коленчатый вал

3.5 Возможные способы восстановления детали (узла), применяемое оборудование

Ремонт коленчатого вала двигателя Урал 375

Основными дефектами коленчатого вала являются: изгиб, износ шатунных и коренных шеек, износ отверстия под подшипник ведущего вала коробки передач и отверстий фланца вала под болты крепления маховика.

Изгиб коленчатого вала двигателя проверяют на стенде, на призмах, установленных на контрольной плите или в центрах токарного станка при помощи индикатора. Изгиб (биение средней коренной шейки относительно крайних) свыше допустимого по техническим условиям устраняют правкой на прессе. Коленчатый вал устанавливают на призмы крайними коренными шейками, а штоком пресса через медную или латунную прокладку давят на среднюю шейку со стороны, противоположной изгибу. При этом величина прогиба должна быть примерно в 10 раз больше устраняемого изгиба. Вал выдерживают под нагрузкой на прессе в течение 2--4 мин. После правки рекомендуется вал подвергнуть термической обработке, т. е. нагреть до 180--200° С и выдержать при этой температуре в течение 5--6 ч. Затем вал проверяют на биение. Биение средних шеек по отношению к крайним шейкам не должно превышать 0,05 мм.

Изношенные шатунные и коренные шейки коленчатого вала восстанавливают шлифованием под ремонтный размер. Устанавливают один ремонтный размер для всех шатунных шеек и один ремонтный размер для коренных шеек в зависимости от наименьшего диаметра, полученного в результате обмера и рекомендуемого техническими условиями ремонтного размера. Завершают обработку шеек вала полированием или суперфинишированием до получения требуемой шероховатости поверхности. Затем промывают масляные каналы и наружную поверхность вала керосином в специальной ванне.

В тех случаях, когда использованы все ремонтные размеры и дальнейшее уменьшение диаметра вала недопустимо, а прочность его достаточна, шейки можно восстанавливать наплавкой с последующей обработкой под номинальный размер.

Износ отверстия под подшипник ведущего вала коробки передач восстанавливают постановкой втулки. На токарно-винторезном станке растачивают отверстие в вале до диаметра, затем запрессовывают ремонтную втулку до упора, растачивают отверстие во втулке до размера и снимают фаску.

Изношенное отверстие во фланце вала под болты крепления маховика обрабатывают разверткой до ремонтного размера в сборе с маховиком. При сборке ставят болты крепления маховика увеличенного ремонтного размера.

После ремонта необходимо осуществить контроль коленчатого вала для установления качества выполненных работ и выявления возможных раковин и трещин.

Размещено на Allbest.ru