Ремонт опор коленчатого вала

Ресурс дизелей определяется, в основном, износом кривошипно-шатунного механизма и цилиндро-поршневой группы. По этим причинам, например, дизели КамАЗ-740 согласно данным [1], направляются в капитальный ремонт в 78% случаев, из них на износ подшипников коленчатого вала приходится 43%,а на износ цилиндро-поршневой группы - 35%.

Фото 1

Неустраненные износы и деформации после ремонта блока цилиндров - посадочных поясков под гильзы и коренных опор под подшипники коленчатого вала приводят к отклонениям перпендикулярности оси цилиндров к оси коренных опор, увеличению овальности зеркала гильзы, нарушению геометрии и ухудшенному теплоотводу в сопряжении «опора – подшипник коленчатого вала» и т.д. В результате происходит повышенный износ поршневых колец, юбок поршня, цилиндров, выплавление вкладышей и их «проворот» в   коренных опорах, критический прогиб и разрушение коленчатого вала.

Фото 2

Микрометражные исследования [1] коренных опор блоков цилиндров, подготовленных для сборки двигателей, показывают, что отклонение по параметру несоосности коренных опор превышает норму в 1,3…3,0 раза, а овальность гнезда под коренные вкладыши – в 4,5 раз (табл. 1).

Фото 3

Таблица 1. Сводная таблица износов коренных опор блоков КамАЗ-740

№

п/п

Предельные отклонения

отверстий,

мм

Количество блоков

шт.

%

1

0 ...+0,02

2

8

2

+0,02 ...+ 0,04

8

32

3

+0,04 ... +0,08

6

24

4

+0,08 ... +0,12

2

8

5

0 ... - 0,02

3

12

6

-0,02 ... –0,04

2

8

7

-0,04 ... –0,08 и более

2

8

Фото 4

Увеличение овальности отверстий коренных опор снижает площадь соприкосновения наружной стенки вкладыша с постелью блока, что приводит к существенному снижению коэффициента теплоотдачи, нагреванию подшипников и заеданию.

Межремонтный ресурс двигателей с невосстановленными параметрами коренных опор и посадочных поясков составляет 20…40% от ресурса нового двигателя. Если при этом несоосность коренных опор на длине 100 мм составляет 0,06 мм, то динамическая нагрузка на коленчатый вал увеличивается в 1,8 раза, а интенсивность изнашивания коренных вкладышей в 4 раза [2].

Фото 5

В настоящее время существует несколько способов восстановления коренных опор блоков цилиндров - самого распространенного дефекта блоков. Для большей части блоков цилиндров технология восстановления коренных опор обычно базируется на использовании специальных расточных и хонинговальных станков. Однако, перед тем как производить какие-либо ремонтные воздействия на опоры коленчатого вала блока цилиндров, который является номерной деталью, необходимо очень внимательно и точно провести его дефектацию. Ниже приведена   технология ремонта опор коленчатого вала в блоке цилиндров (пример – дизель КАМАЗ – 740) на горизонтально- расточном станке BAC 2000 фирмы AZ (Италия).

Фото 6

До проведения дефектовки блока цилиндров по определению деформаций постелей подшипников коленчатого вала сначала проверяется калибровка микрометра с помощью эталонных мер длины (фото 1) и затем производится настройка нутромера (фото 2).

Примечание. Номинальный диаметр опор подшипников коленчатого вала дизеля КАМАЗ составляет 100,00^+0,02мм.
Ремонтный диаметр опор подшипников коленчатого вала дизеля КАМАЗ составляет 100,50^+0,02мм.

Фото 7

По итогам измерений (фото 2) составляется карта деформаций по каждой опоре коленчатого вала и принимается решение о способе их ремонта с последующей расточкой на станке итальянской фирмы AZ модели BAC2000 (фото 3).

После установки   бор-штанги в подвижные опоры производится предварительное центрирование бор-штанги относительно оси коленчатого вала с помощью специальных конусов (фото 4).

Более точное центрирование обеспечивается применением специальных контрольно-измерительных приспособлений фирмы AZ (фото 5, 6, 7).

Фото 8

Для обеспечения высокой точности обработки на блок цилиндров устанавливается люнет (фото 8) и производится его настройка для исключения возможности биения бор-штанги во время обработки опор.

С целью повышения производительности труда и обеспечение необходимой жесткости инструментальной оснастки применяются специальные приспособления -«браслеты» (фото 9).

Фото 9

Настройка положения резца производится с помощью контрольно-измерительного приспособления фирмы AZ (фото 10), который устанавливается на «браслет» на магнитной призме (фото 11).

До обработки изношенные или восстановленные опоры подшипников имеют существенные отклонения от цилиндричности поэтому их обработку нужно производить в несколько этапов:
- черновая обработка (припуск от номинального или ремонтного размера должен составлять не более 0,1мм);
- получистовая обработка (припуск от номинального размера должен составлять ~ 0,03…0,04 мм) – фото 12;
- финишная обработка в размер.

Фото 10

Следует отметить, что для каждого этапа обработки подбирается соответствующий режим резания (частота вращения и осевая подача бор-штанги на станке AZ BAC 2000 регулируются плавно), что позволяет достаточно оперативно делать ремонт опор подшипников коленчатого вала.

Для контроля размера опор на каждом этапе обработки фирма AZ рекомендует использовать специальный нутромер (фото 13), который позволяет производить измерения не снимая бор-штанги (фото 14).

Фото 11

По завершении обработки опор на станке BAC 2000 производятся контрольные измерения (фото 15) каждой опоры и финишная обработка опор   флекс-хоном с помощью ручной электродрели (фото 16).

Выполнение этой операции позволяет существенно снизить шероховатость поверхности (фото 17) и, следовательно, улучшить качество сопряжения «опора –подшипник».

Фото 12

Литература.

1.       Костюков А.Ю., Шор Б.И., Садовский Д.А., Воронина Л.А. Отчет промежуточный НИР 03-51-04 . Исследовать и разработать технологию восстановления блока цилиндров двигателей КамАЗ-740 с износами коренных опор, трещинами и пробоинами. – М.: ГОСНИТИ, 2004. – 17 с.

2.       Бурумкулов Ф.Х., Лялякин В.П., Иванов В.И. Определение полного ресурса блоков цилиндров автотракторных двигателей. - Техника в сельском хозяйстве, 2005, № 4.- С.30 -34.

Фото 13

Фото 14

Фото 15

Фото 16

Фото 17