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

 оленчатый вал: как будем ремонтировать? (ѕродолжение. Ќачало в є 6/2001)


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

¬ предыдущей статье мы рассмотрели подготовительный этап работы, предшествующий шлифовке коленчатого вала. ќн включает в себ€ проверку шлифовального станка и вала. “олько после этих операций можно приступить к шлифовке.

Ќа первый взгл€д может показатьс€, что шлифовка коленчатого вала больших трудностей не представл€ет - был бы только станок.   сожалению, такого, м€гко говор€, упрощенного взгл€да придерживаютс€ не только механики-мотористы, но некотора€ часть шлифовщиков. » ведет это к ошибкам при ремонте коленвала, а то и просто к преднамеренной халтуре. ¬ результате чего и по€вл€ютс€ неизвестно где, кем и как отремонтированные коленвалы и двигатели, которые Ђне ход€тї.

ћежду тем шлифовка - процесс тонкий, требует аккуратности, опыта и знани€ не только технологии обработки, но и условий работы вала в моторе, а также умени€ Ђчувствоватьї металл. ¬ общем, работа мастера, шлифующего иной Ђсложныйї коленчатый вал, - не только ремесло, но и искусство. » уж никак не рутинный поточный процесс, когда о качестве должен думать кто-то другой и лишь в самую последнюю очередь, когда заказчик предъ€вл€ет претензии.

— чего все-таки начнем?

Ўлифовать коленчатый вал начнем...нет, сначала думать надо. ѕотому как первый вопрос возникает сам собой: какие шейки шлифовать в первую очередь - шатунные или коренные?

Ѕыть может, кому-то покажетс€ странным, но этот вопрос имеет принципиальное значение. ƒело в том, что слабое место любого коленчатого вала - это шатунные шейки, включа€ галтели (Ђпереходыї от шейки к щекам-противовесам). “ак вот, после шлифовани€ шатунных шеек внутренние напр€жени€ в их поверхностном слое могут резко измен€ть свое значение. ј это, очевидно, €витс€ причиной деформации всего вала. » если коренные шейки Ђсделаныї раньше шатунных, то вал в той или иной степени Ђповедетї - ось коренных шеек изогнетс€, а сами шейки получат взаимное биение, причем далеко не всегда деформаци€ и биение будут малыми.

Ќаиболее подвержены деформации Ђнежесткиеї валы - с шатунными шейками малого диаметра, не имеющие Ђполныхї (с двух сторон шатунной шейки) противовесов. “акие валы установлены в р€де двигателей Volvo, Chrysler, Mercedes, Lincoln, а также многих €понских фирм. ѕопытки шлифовать такие валы Ђнаоборотї (сначала коренные, затем - шатунные шейки) часто заканчиваютс€ неудачей - не только повышенным биением, но и эллипсностью шеек.

ќднако не всегда начинать шлифовать вал надо с шатунных шеек. ѕри шлифовке шатунных шеек вал устанавливаетс€ в патронах станка. Ќо если поверхности вала, зажимаемые кулачками, некондиционные (к примеру, хвостовик вала восстановлен наваркой металла), то вначале потребуетс€ шлифовка этих поверхностей, и лишь затем - шатунных шеек. ¬ противном случае будет Ђпотер€наї база, от которой шлифуют шатунные шейки, и они окажутс€ непараллельны коренным.

≈ще одна проблема, которую нередко упускают из виду, а чаще просто игнорируют некоторые шлифовщики, - это радиус галтелей шеек. Ќа практике известно немало случаев, когда коленчатые валы с подрезанными галтел€ми ломались в результате значительного снижени€ прочности (концентрации напр€жений в подрезанных галтел€х).

»сключить подрез можно, если Ђзаправитьї на кра€х шлифловального круга радиусы, соответствующие радиусам галтелей. “ака€ операци€ необходима дл€ тех валов, у которых на кра€х шеек нет канавок дл€ выхода шлифовального круга. Ќо и там, где такие канавки есть, аккуратность тоже не помешает.

јнализ излома разрушенных коленчатых валов показывает, что трещина обычно начинает развиватьс€ от места перехода шлифованной поверхности к не тронутой шлифовальным кругом. ј такое место обычно и приходитс€ на галтель, приобретающую после неквалифицированного ремонта вала неправильную форму. ќсобенно опасна недооценка получающейс€ при ремонте формы галтелей дл€ коленчатых валов современных высокофорсированных двигателей.

ќсторожно, шатунные шейки!

≈сли подготовка к работе завершена, можно приступать к шлифованию шатунных шеек. ƒл€ этого вал устанавливаетс€ в патроны станка так, чтобы его ось вращени€ проходила через одну из шатунных шеек.

Ќо шлифовать пока все равно рано. ѕосмотрите: смещенный вал, враща€сь вокруг оси одной из шатунных шеек, €вно несбалансирован. “акой большой дисбаланс при вращении об€зательно приведет к деформации самого вала и элементов станка, в результате чего качество шлифовки резко снизитс€ - исказитс€ форма шейки (по€витс€ эллипс), ее ось окажетс€ непараллельной оси коренных шеек.

»сключить или, по крайней мере, значительно уменьшить дисбаланс вала позвол€ют специальные грузы, закрепл€емые на планшайбах напротив патронов станка. ћасса и расположение балансировочных грузов подбираетс€ в зависимости от массы вала и радиуса кривошипа.

¬се? ≈ще нет. “еперь надо точно выверить положение вала, чтобы ось его вращени€ совпала с осью обрабатываемой шейки. Ёто нетрудно сделать с помощью стойки с индикатором. ѕравда, только дл€ малоизношенных шеек - в случае сильного задира шейка приобретает неправильную форму, и точна€ установка вала может потребовать заметно большего времени.

ѕосле такой выверки многие шлифовщики и начинают собственно шлифовку шейки. » - пропускают один весьма важный момент. ƒело в том, что большинство коленчатых валов (к примеру, 4-х и 6-цилиндровых двигателей) имеют Ђпарныеї шатунные шейки, лежащие на одной оси. ≈сли при шлифовке учесть и это условие, то выверка вала на предмет совпадени€ осей парных шеек в станке сильно усложнитс€. Ќо вполне оправдает себ€ - после шлифовки будет достигнуто наивысшее качество ремонта.

ƒобиватьс€ совпадени€ осей Ђпарныхї шеек целесообразно не только из чисто геометрических соображений: совпадение осей - это и одинаковый угол опережени€ зажигани€, и такой же ход поршн€ во всех цилиндрах.

ќднако на практике обеспечить это условие удаетс€ далеко не всегда - некоторые валы после длительной эксплуатации оказываютс€ Ђскрученнымиї, т.е. их шатунные шейки получают слишком большое угловое смещение и уже не Ђпопадаютї в одну ось даже при шлифовке через ремонтный размер. ќтметим, что ошибка при наладке станка, при которой патроны получаютс€ несоосны, тоже не позволит шлифовать Ђпарныеї шейки в одной оси.

»так, только теперь можем начинать шлифовку. ¬ключаем вращение вала, подачу —ќ∆ (смазывающе-охлаждающей жидкости), подводим шлифовальный круг до касани€ шейки. ƒалее следует сделать подачу в пределах 0,05 мм Ђна врезаниеї, короткую остановку и снова подачу. » так до заданного размера шейки, разумеетс€, с промежуточным контролем получающегос€ размера.

ЂЌежесткиеї валы требуют при шлифовке еще более осторожного обращени€.   примеру, подачу на врезание следует ограничить величиной 0,03 мм, а перерыв между подачами увеличить (сделать так называемое Ђвыхаживаниеї) - в противном случае шейка окажетс€ с недопустимой эллипсностью (более 0,01 мм).

¬ общем случае ширина шлифовального круга всегда меньше ширины шейки. „тобы обеспечить обработку шейки по всей ширине, ее надо, как говор€т шлифовщики, Ђразогнатьї, т.е. подать круг по оси шейки до легкого касани€ щек. Ёта операци€ должна выполн€тьс€ с максимальной осторожностью - при врезании в щеки (противовесы) вал начинает вибрировать, что может привести к по€влению глубокой Ђогранкиї на поверхности шейки. ƒл€ Ђнежесткихї валов это критично, поскольку по€вившуюс€ огранку практически не удаетс€ исправить, даже име€ припуск в 0,1 мм.

ј теперь - коренные!

√лавный вопрос, который необходимо решить перед шлифовкой коренных шеек, - каким способом закрепл€ть (устанавливать) вал в станке.

ћноголетн€€ практика шлифовани€ коленчатых валов большого числа различных двигателей позвол€ет указать оптимальный способ установки вала. Ќо прежде рассмотрим варианты.

Ќекоторые шлифовщики зажимают вал в патронах точно так же, как и при шлифовке шатунных шеек, только патроны свод€т к оси вращени€ планшайб станка. —читаетс€, что при хорошей выверке положени€ вала по минимальному биению хвостовика (или 1-й коренной шейки) и поверхности заднего сальника (или последней коренной шейки) шейки можно шлифовать и таким способом.

¬ действительности есть р€д причин, по которым так устанавливать вал нельз€. √лавное, что в первую очередь характерно дл€ Ђнежесткихї валов - это деформаци€ вала при сжатии его в кулачках патронов.

≈ще один непри€тный момент - планшайбы при смещении патронов к центру невозможно сбалансировать. ј тогда вал и элементы станка при вращении будут деформироватьс€, в результате чего коренные шейки окажутс€ некруглыми. », наконец, зажима€ вал за хвостовик и поверхность заднего сальника, очень трудно контролировать биение этих поверхностей (коренные шейки могут иметь свое биение, если когда-то вал был неправильно отремонтирован).

ѕравда, описанный способ проще: он не требует демонтажа планшайб с патронами (это не слишком при€тна€ и легка€ процедура), но такое Ђслабоеї его преимущество меркнет перед серьезными недостатками.

–едко, но встречаетс€ и такой способ установки: хвостовик - в центр передней бабки станка, а поверхность заднего сальника - в патрон. »ли, наоборот, центр став€т в заднюю бабку. Ќо суть от этого не мен€етс€, поскольку все недостатки останутс€, ну, может быть, их негативное вли€ние на качество шлифовки будет чуть меньше.

—вободен от указанных недостатков только один способ - установка вала в центрах. ѕри этом задний центр должен об€зательно быть неподвижен (он фиксируетс€ с помощью стопора), иначе из-за проскальзывани€ в центровой фаске вал будет вращатьс€ неравномерно, и шейки после шлифовки оп€ть получатс€ некруглыми.

Ўлифовка в центрах, очевидно, предполагает, что планшайбы с патронами необходимо замен€ть на центры. ѕоскольку это требует времени, во многих мастерских дл€ ремонта коленчатых валов используют два станка - один только дл€ шатунных шеек (с планшайбами и патронами), другой - только дл€ коренных (с центрами). “ем самым экономитс€ врем€.

ќчень важно, чтобы усилие сжати€ вала центрами было минимальным, в противном случае вал в станке деформируетс€. ≈сли затем коренные шейки прошлифовать, то после сн€ти€ со станка вал разогнетс€ и сразу окажетс€ кривым.

–азумеетс€, при установке вала в центрах необходимо контролировать биение различных поверхностей (хвостовик, шейки, задний сальник). ѕовышенное биение может свидетельствовать не только о необходимости правки центровых фасок, но и о повреждении или износе посадочной поверхности центров в станке (см. є 6/2001).

ќтметим также, что дл€ задней части вала нередко приходитс€ использовать различные центры, в том числе укороченные, причем перед установкой вала в станок требуетс€ выпрессовывать подшипник опоры первичного вала  ѕѕ, чтобы он не мешал центру (дл€ этого примен€ютс€ специальные цанги с обратным молотком).  роме того, очень важна правильна€ геометри€ центровых фасок вала - попытки некоторых шлифовщиков поправить фаски вручную с помощью шабера (такое встречаетс€) обычно дают повышенную эллипсность коренных шеек.

—ама шлифовка коренных шеек выполн€етс€ аналогично шатунным. Ќачинают обычно с шеек, имеющих максимальный износ (средн€€ или перва€), чтобы сразу определить, в какой ремонтный размер выйдут коренные шейки. ѕри этом не следует забывать про торцевые поверхности упорного подшипника - у некоторых двигателей с фланцевым коренным вкладышем ремонтное уменьшение коренных шеек сопровождаетс€ одновременным увеличением ширины между фланцами, что требует расшлифовки соответствующих поверхностей на валу.

¬ заключительной стадии работы неплохо чуть тронуть поверхность переднего и заднего сальников - это повысит надежность уплотнений вала. », конечно же, необходимо тщательно проконтролировать всю геометрию вала - без выходного контрол€ работа не может считатьс€ законченной.

“олько шлифовка?

≈сли правильно и аккуратно выполнить все операции по шлифовке коленчатого вала, то реально добитьс€ 0,003 мм эллипсности, конусности и взаимного биени€ шеек, что будет даже лучше, чем у нового вала. ќднако блест€щие Ђсвежешлифованныеї поверхности шеек не должны вводить в заблуждение грамотного механика-моториста - микропрофиль шлифованной поверхности вала весьма далек от идеала. ƒело в том, что острые выступы микронеровностей способны некоторое врем€ в начальный период эксплуатации двигател€ изнашивать вкладыши, одновременно загр€зн€€ систему смазки продуктами износа (масло будет быстро приобретать характерный серый цвет).  роме того, что не менее непри€тно, острые, с микрозаусенцами, кра€ смазочных отверстий необратимо повреждают вкладыши, оставл€€ на них характерные борозды. ƒа и галтели с недопустимо грубой после шлифовки поверхностью - верный путь к усталостному разрушению вала.

”странить микронеровности и загладить острые кра€ смазочных отверстий нетрудно - необходима доводка шеек вала после шлифовки.

—уществует два основных способа доводки шеек - суперфинишна€ обработка и полировка. ѕервый способ дает более качественную поверхность, но сложен, требует специального оборудовани€ и чаще примен€етс€ в массовом производстве.

¬ ремонте доступнее и проще полировка. ≈е делают вручную в несколько переходов - вначале с помощью мелкозернистой наждачной бумаги, вставл€емой в специальные клещи-захваты, затем - абразивной пастой. ѕри съеме не более 0,001 мм полировка позвол€ет практически полностью убрать микронеровности. „то, кстати, нетрудно проверить - достаточно провести по шейке медным предметом до и после полировки: в последнем случае на шейке не остаетс€ следа, даже если она выгл€дит не такой блест€щей и красивой.

» еще...

»ногда шейки вала Ђне проход€тї в ближайший ремонтный размер - слишком велик их износ. ¬ результате приходитс€ значительно - до 0,75-1,0 мм (зависит от наличи€ соответствующих ремонтных вкладышей) занижать размер шейки.

Ќесмотр€ на опасени€ некоторых механиков о €кобы срезаемом Ђтвердом слоеї и низком ресурсе отремонтированного вала, никаких непри€тностей не наблюдаeтс€. — одной стороны, валы после стандартной закалки токами высокой частоты (“¬„) имеют глубину упрочненного сло€ до 1,0 мм. — другой - практика показала, что дл€ надежной и долговечной работы вала более важна его геометри€ и геометри€ сопр€женных деталей. ј это зависит от квалификации механика-моториста, от точности шлифовального станка, на котором ремонтировали вал, но главное - от опыта и умени€ специалиста-шлифовщика, без которого рассчитывать на успешный ремонт коленвала по меньшей мере наивно.

ƒругие наши статьи...


фото

Ѕалансировочные грузы подбираютс€ дл€ каждого вала

фото

¬ыверка оси вращени€ вала - ее делают сразу дл€ пары шеек, расположенных на одной оси

фото

„тобы точно попасть в заданный размер, каждую шейку приходитс€ контролировать несколько раз

фото

ѕолировка шеек - заключительна€ и об€зательна€ операци€



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