ћосква +7 495 545 6936
E-mail: написать
YouTube Instagram
Ќаш опыт в двигател€х Ч с 1990 года!
—ѕ≈÷»јЋ»«»–ќ¬јЌЌџ… ћќ“ќ–Ќџ… ÷≈Ќ“–
јЅ-»нжиниринг
√Ћј¬Ќјя

"ћоторист-конструктор",или как правильно собрать двигатель


јЋ≈ —јЌƒ– ’–”Ћ≈¬, кандидат технических наук

«накомство с опытом и рекомендаци€ми немецкой фирмы Kolbenschmidt по сборке двигател€ позвол€ет сделать следующий вывод: грамотно собрать двигатель способен только моторист, владеющий технологи€ми ремонта его деталей. Ёто нагл€дно про€вл€етс€ при сборке головки блока цилиндров, многие операции которой (в том числе ремонт седел клапанов) обычно выполн€ютс€ непосредственно на —“ќ. ќ них и пойдет сегодн€ речь.

–емонт и сборка головки блока, как, впрочем, и других узлов двигател€, начинаетс€ с проведени€ необходимых измерений и проверок. ѕричем особое внимание необходимо удел€ть именно седлам клапанов.

«ачем это нужно?

—едло клапана - едва ли не самый ответственный элемент головки блока, в чем легко убедитьс€, анализиру€ услови€ работы клапана. ќдно из главных условий - это надежное уплотнение сопр€жени€ клапана с седлом, при котором утечки газов из камеры сгорани€ минимальны, а компресси€ - максимальна. ¬ыполнение этого услови€ одновременно означает обеспечение хорошего теплового контакта клапана с седлом. ƒругими словами, плотное прилегание клапана к седлу позвол€ет отводить тепло от нагретой гор€чими газами тарелки через седло в головку блока, охлаждаемую жидкостью. » наоборот, любое нарушение герметичности в сопр€жении клапана с седлом приводит к нарушению нормального теплового режима тарелки, седла и возникновению опасных дефектов, гроз€щих разрушением деталей.

ќчень важно, чтобы герметичность сопр€жени€ сохран€лась в течение всего срока службы двигател€. Ёто достигаетс€ приданием уплотн€ющим фаскам седла и клапана специального профил€, компенсирующего износ сопр€женных поверхностей.  роме того, правильна€ геометри€ седла уменьшает сопротивление при впуске топливовоздушной смеси и выпуске отработавших газов, учитыва€ экономические и мощностные показатели двигател€.

¬полне естественно, что в процессе эксплуатации седла и фаски клапанов изнашиваютс€. Ќередки и более серьезные дефекты седел, которые удаетс€ обнаружить при тщательном контроле головки блока.

 ак проверить седло?

ѕрежде чем приступить к проверке, необходимо тщательно очистить поверхность камер сгорани€ и седел - под слоем нагара могут скрыватьс€ трещины. ќсобое внимание следует обратить на Ђотмытыеї от нагара в процессе работы двигател€ поверхности камер, резко отличающиес€ от других камер по цвету: именно здесь наиболее веро€тно обнаружение вс€ческих сюрпризов.

¬ зависимости от характера дефектов принимаетс€ решение о ремонте старых седел или необходимости замены их на новые.

ћен€ть седло необходимо в следующих случа€х:

Х обнаружена трещина в стенке камеры сгорани€, и предполагаетс€ ремонт головки блока сваркой;

Х седло повреждено разрушившимс€ клапаном или поршнем;

Х есть подозрение на ослабление посадки седла в головке;

Х вокруг внешнего диаметра седла наблюдаютс€ следы коррозии;

Х на седле обнаружена трещина или имеютс€ следы его обгорани€;

Х большой износ седла, ведущий к его чрезмерному Ђуглублениюї при ремонте.

ѕоследний дефект может привести к тому, что тарелка клапана сильно Ђпровалитс€ї, и стержень клапана выдвинетс€ вверх, нарушив работу гидротолкател€.

≈сли один из указанных дефектов обнаружен, необходимо заменить дефектные седла, строго соблюда€ технологию замены. “ака€ технологи€ рекомендована, в частности, фирмой Kolbenschmidt.

 ак заменить седло?

¬ообще говор€, замена седла - операци€ несложна€ и может быть выполнена несколькими способами.

¬начале необходимо удалить старое седло. ƒл€ этого удобнее всего использовать специализированный станок дл€ ремонта головок блока, хот€ вполне допустимо использовать универсальное станочное оборудование (расточной или фрезерный станок) или даже ручные приспособлени€ дл€ ремонта седел.

ѕеред обработкой с помощью направл€ющего стержн€ (пилота) головка блока устанавливаетс€ на станке так, чтобы обеспечить соосность отверсти€ направл€ющей втулки и режущего инструмента. ≈сли настроить резец на размер, чуть меньший наружного диаметра седла, то после растачивани€ оставша€с€ тонка€ часть седла, как только она начнет вращатьс€, легко удал€етс€ вручную.

√нездо седла желательно расточить дл€ обеспечени€ его соосности с направл€ющей втулкой. ¬ головках двигателей старых конструкций, имеющих толстые стенки, допустимо обработку гнезда не проводить, если его поверхность не имеет дефектов и чрезмерных отклонений от цилиндричности.

ѕри наличии трещин в головке блока их разделывают и заваривают, и лишь после обработки сварных швов растачивают гнезда дл€ седел. ¬ подобных случа€х об€зателен и контроль на герметичность рубашки (опрессовка) головки - его также необходимо делать при любом подозрении на наличие скрытых трещин.

—ама опрессовка - операци€ не сложна€, однако достаточно трудоемка€. ≈е провод€т в гор€чей воде сжатым воздухом под давлением 5-6 атм - обычно этого достаточно, чтобы пузырьки в местах скрытых трещин сделали их видимыми.

ѕри растачивании гнезда на станке следует придерживатьс€ определенных режимов резани€: дл€ чугунных головок - 100-250 об/мин без масла, а дл€ алюминиевых - 400-600 об/мин с маслом. ѕосле обработки диаметр гнезда у двигателей прошлых лет выпуска должен быть в среднем на 2,5 мм больше диаметра тарелки клапана, а глубина - 4,5-6,5 мм. ” новых моторов диаметр гнезда под седло может и не превышать диаметра тарелки из-за недостаточной толщины стенок.

Ќовые седла изготавливаютс€ из специальных чугунов или спеченных материалов. Ќекоторые фирмы выпускают заготовки седел в виде труб с соответствующими наружным и внутренним диаметрами либо уже готовые седла с увеличенным наружным диаметром.

ћатериал седла имеет решающее значение дл€ долговечности и надежности двигател€. ѕоэтому некоторые производители (включа€ фирму Kolbenschmidt) выпускают седла из специальных материалов. “ак, дл€ высоконагруженных моторов находит применение композиционный материал - высокодисперсный карбид вольфрама, распределенный в матраце из инструментальной стали. ѕо твердости и прочности такой материал подобен чугуну, но имеет более высокую износо- и теплостойкость. ѕри введении в стальную матрицу специальных добавок седло приобретает свойства керамики со смазывающими свойствами в услови€х высоких температур. “ем самым предотвращаетс€ эрози€ седла, вызываема€ микросваркой седла с поверхностью клапана, что случаетс€ с обычными материалами седел у газовых двигателей и т€жело нагруженных дизелей.

ѕри изготовлении седла важно выдержать нат€г (в среднем 0,1-0,15 мм) по наружному диаметру и Ђне промахнутьс€ї с внутренним диаметром, который обычно меньше диаметра тарелки клапана на 2,5 мм.  роме того, необходимо выполнить на седле заходную фаску, исключающую задир гнезда при установке седла.

”становка седла - наиболее ответственный этап работы. ≈сли замеры седла и гнезда выполнены правильно, в отверстии гнезда не осталось стружки, и приготовлена специальна€ оправка, можно приступать к запрессовке.

ƒл€ облегчени€ установки седла головку блока следует подогреть до 180-200o—, а само седло охладить в жидком азоте или углекислоте. «апрессовка осуществл€етс€ ударным способом и быстро, чтобы до ее окончани€ не произошло выравнивание температуры деталей.

 ак поправить седло?

»зношенное или замененное седло обрабатываетс€ дл€ придани€ ему соответствующего профил€. ќчевидно, этот профиль должен соответствовать форме тарелки клапана, иначе возможны негерметичность сопр€жени€, перегрев и разрушение тарелки и седла клапана.

ѕоверхность контакта тарелки с седлом должна располагатьс€ на рассто€нии 0,4-0,8 мм от наружного диаметра тарелки. ѕриближение поверхности контакта к кромке тарелки улучшает перенос тепла от клапана в седло. Ќо как только эта поверхность выходит на кромку тарелки, на ней концентрируетс€ большой поток тепла, способный легко сжечь тарелку и седло. ѕеренос поверхности контакта ближе к стержню клапана также повышает температуру кромки тарелки (она Ђповисает в воздухеї и хуже охлаждаетс€) и, кроме того, увеличивает гидравлическое сопротивление потокам топливовоздушной смеси и продуктов сгорани€.

„тобы добитьс€ требуемого профил€ седла, рекомендуетс€ вначале обрабатывать основной угол седла (его обычно делают на 0,5-1o меньше угла фаски клапана, чтобы ускорить приработку клапана к седлу), затем - верхний угол дл€ обеспечени€ высоты рабочей фаски седла, после чего - угол, примыкающий к поверхности камеры сгорани€, обеспечивающий нужный диаметр седла.

ќчень важна ширина рабочей фаски седла. ќбычно дл€ впускных седел ширина рабочей фаски составл€ет 1,0-1,5 мм, дл€ выпускных - 1,5-2,0 мм. ƒл€ седел 16-клапанных моторов, имеющих диаметр тарелки менее 31-32 мм, ширину фаски можно уменьшить в 1,5-2 раза. ѕри увеличении ширины фаски (и, соответственно, площади контакта) улучшаетс€ охлаждение тарелки, но труднее обеспечить герметичность. ѕоследнее может вызвать утечки гор€чих газов и прогар седла или клапана. Ќапротив, узка€ фаска отлично уплотн€ет, но срок службы клапана и седла сокращаетс€ из-за высоких механических нагрузок и температур на поверхност€х контакта.

ƒл€ качественной обработки седел примен€ют разные методы: шлифовку, расточку специальными фрезами и резцами - вручную или на специализированных станках.

Ќаиболее простой способ обработки - твердосплавными ручными фрезами (Ђшарошкамиї).  упить этот недорогой отечественный инструмент сейчас можно во многих местах. ¬ результате обработки профиль седла получаетс€ несколько упрощЄнным, наблюдаетс€ незначительна€ неконцентричность седла и оси отверсти€ направл€ющей втулки. ¬се это, а также невысока€ чистота и следы Ђдроблени€ї инструмента требуют последующей притирки.

—амые широкие возможности даЄт обработка профильным резцом. ¬ этом случае геометри€ седла заложена в профиле самого инструмента. ќшибок и неточностей здесь уже быть не может. —Єдла получаютс€ в точности такими, какими их спроектировали конструкторы мотора. Ѕолее того, все сЄдла получаютс€ одинаковыми, а дл€ работы мотора это немаловажный момент. ѕроводить такую обработку позвол€ют не только специализированные станки, но и относительно недорогие установки с ручным приводом, выпускаемые иностранными фирмами.

ќбработка сЄдел на такой установке идЄт минимум в три раза быстрее, чем ручными шарошками, за счЄт одновременной обработки всех фасок седла, причем можно получить профиль любого сечени€, а также удалить изношенное седло и обработать гнездо под запрессовку нового. ѕоследнее весьма удобно при производстве тюнинговых и спортивных √Ѕ÷ с Ђрадиуснымї профилем и увеличенным диаметром седла.

¬ промышленном ремонте используютс€ специализированные Ђголовочныеї машины. ¬ –оссии такие станки пока не выпускаютс€, а из импортных моделей попул€рны SUNNEN, SERDI, BERCO и AMC. “акое оборудование позвол€ет выполн€ть любые необходимые операции и обрабатывать или замен€ть сЄдла и направл€ющие на любых √Ѕ÷. Ўпиндельна€ часть станка свободно перемещаетс€ по станине на воздушной подушке, что облегчает самоцентрирование резца.

“очность обработки седла на указанном оборудовании очень высока, что обеспечивает хорошую герметичность клапана после сборки узла. Ќапротив, после обработки недорогим ручным инструментом рабоча€ фаска седла нередко не концентрична оси отверсти€ направл€ющей втулки (несоосность более 0,02 мм), а поверхность фаски оказываетс€ некруглой или имеет характерное Ђдроблениеї. “огда приходитс€ прибегать к дополнительной операции - притирке клапана к седлу.

ѕритирка хорошо освоена и широко примен€етс€ на большинстве отечественных —“ќ. Ѕолее того, в некоторых мастерских весь процесс ремонта седел вообще ограничивают одной притиркой, получа€ в результате совершенно произвольную форму сопр€жени€ седла и клапана. «арубежные фирмы притирку не рекомендуют ни в каком виде, на что есть весьма серьезные причины.

ƒействительно, при высокой точности обработки, характерной дл€ импортного оборудовани€, притирка не нужна. ¬ –оссии хорошее оборудование пока не распространено, а то, что используетс€, не дает нужной точности, из-за чего без притирки не обойтись. Ќо притирка - это неизбежное искажение формы седла и фаски клапана, насыщение седла абразивными частицами и в конечном счете заметное снижение ресурса двигател€. “ак что притирать клапан или нет - решайте сами.

ѕосле тщательной мойки всех деталей провод€т контроль герметичности клапанов. Ѕыстрее всего эта проверка выполн€етс€ на специализированных вакуумных установках. ќднако результат не всегда достоверен - усилие прижати€ тарелки к седлу достаточно велико, и некоторые погрешности обработки (в частности, несоосность стержн€ и фаски клапана или отверсти€ направл€ющей втулки и седла) могут быть не замечены. Ќа наш взгл€д, даже проста€ проверка прилегани€ клапана Ђпо краскеї более достоверна. ¬ некоторых мастерских герметичность клапанов провер€ют, налива€ в камеру керосин, но это сложнее и дольше.

ѕоследн€€ проверка - на Ђвыступаниеї стержн€ клапана - необходима в основном дл€ двигателей с гидротолкател€ми. ≈сли тарелка слишком сильно выступает в камеру сгорани€, его стержень Ђутопленї, и гидротолкатель не выберет зазора в приводе - не хватит хода плунжера. “ака€ ситуаци€ возможна после установки новых седел. ѕри ремонте старых седел возможно Ђпроваливаниеї тарелок, при котором клапаны после сборки головки могут зависнуть в открытом положении, уперевшись в полностью сжатые гидротолкатели.

„то еще надо сделать?

Ѕезусловно, отремонтированна€ головка блока перед сборкой должна иметь ровную привалочную плоскость. ¬осстанавливаетс€ плоскость обработкой на плоскошлифовальном или фрезерном станках, но наилучшие результаты дает обработка на специализированном станке (такое оборудование выпускаетс€ р€дом зарубежных фирм). ќпределенную сложность представл€ет обработка головок дизельных двигателей с форкамерами. ‘оркамеры выполнены из жаропрочных сталей, а на некоторых моторах встречаютс€ даже керамические форкамеры, обладающие очень высокой твЄрдостью. ќбработать плоскость такой головки можно специальным инструментом в виде блока абразивных секторов.

—трого говор€, форкамеры должны иметь выступание над поверхностью √Ѕ÷ в пределах 0,02-0,05мм. —облюдение этого требовани€ значительно усложн€ет работу: необходимо удаление форкамер, затем обработка √Ѕ÷ по плоскости, затем запрессовка новых форкамер в головку пр€мо на столе шлифовального станка, а уже затем обработка только поверхности форкамер. Ќа практике Ђхорошо сид€щиеї в головке блока форкамеры лучше без острой необходимости Ђне беспокоитьї. »х выступание при обработке плоскости получитс€ само, за счЄт Ђотжати€ї инструмента - с твЄрдой стенки форкамеры станок снимет меньше металла, чем м€гкого материала головки.

»так, все сделано - отремонтировано, восстановлено, проверено, промыто. «начит, можно собирать? ≈ще рано. «абыли проверить пружины клапанов - их длину в свободном состо€нии и усилие при сжатии на определенную величину, регламентированные производителем двигател€.

ѕеред установкой клапанов в головку необходимо смазывать их стержни маслом, а при установке маслосъемных колпачков не стоит забивать их Ђсо всей ненавистьюї - на некоторых двигател€х колпачки не имеют упора и легко могут оказатьс€ порваны.

¬ остальном сборка головки блока обычно не вызывает затруднений. ѕеред установкой головки на блок цилиндров желательно повернуть распределительный вал в положение, соответствующее ¬ћ“ 1-го цилиндра, а поршни поворотом коленвала несколько отвести от ¬ћ“, чтобы не погнуть клапаны. ќсталось смазать болты головки блока, зат€нуть их и точно установить фазы газораспределени€.

ƒругие наши статьи...


–екомендуемый нат€г седел в головке блока цилиндров

Ќаружный диаметр седла, мм
„угунна€ √Ѕ÷, мм
јлюминиева€ √Ѕ÷, мм
20-30
0,08
0,12
30-40
0,11
0,15
40-50
0,13
0,18
50-60
0,16
0,20
60-70
0,18
0,22

фото

„тобы удалить старое седло, его растачивают (а) до момента, пока оставшеес€ тонкое кольцо не провернетс€ (б). ѕосле чего гнездо растачивают Ђкак чистої или под готовое новое седло (в)

фото фото

”становка нового седла выполн€етс€ с помощью оправки (а) ударным способом (б)

фото фото

 онтроль прилегани€ клапана к седлу - необходима€ процедура при ремонте седел



—ћ÷ "јЅ-»нжиниринг"© 2001. ¬се права защищены