—пециализированный моторный центр">
ћосква +7 495 545 6936
ќдесса +38 0482 30 9192
E-mail: написать
YouTube Instagram
Ќаш опыт ремонта двигателей Ч с 1990 года!
—ѕ≈÷»јЋ»«»–ќ¬јЌЌџ… ћќ“ќ–Ќџ… ÷≈Ќ“–
јЅ-»нжиниринг
√Ћј¬Ќјя

Ќесоосность Ц раз, несоосность Ц дваЕ

јлександр ’рулев,
кандидат технических наук, директор фирмы ЂјЅ-»нжинирингї

Ќа прот€жении целого р€да лет мы продолжаем нашу борьбу за внедрение в практику моторного ремонта правильных технологий. ѕравильных с той точки зрени€, что они позвол€ют получить стабильно высокое качество ремонта без каких-либо ограничений на размерность и тип двигател€, а также на квалификацию персонала. ѕричем одним из главных направлений моторного ремонта, безусловно, остаетс€ ремонт головок блока цилиндров. »менно в этом направлении и развернулись главные баталии относительно применимости различных технологий, а также оборудовани€ дл€ их реализации.

¬ одной из наших прошлых статей мы привели подробные результаты математического моделировани€ деформации элементов шпиндел€ станков дл€ обработки седел в зависимости от сил резани€ и диаметра центрирующего пилота. Ќам удалось установить, что станки так называемого "байонетного" типа, имеющие шарнир между шпинделем и резцом, не способны обеспечить высокую жесткость и, соответственно, точность обработки при малых диаметрах пилота и/или седлах, выполненных из твердых материалов. Ќапротив, станки с жестким креплением резца и пилота на шпинделе, в том числе вс€ лини€ станков SERDI, обеспечивают необходимую жесткость и точность обработки седел во всем диапазоне размеров седел, характерных дл€ всех существующих двигателей внутреннего сгорани€.

ѕодробно об этих результатах изложено в нашей статье, где показано, что при наличии боковой силы на держатель инструмента (а она всегда есть при резании) всю нагрузку в байонетной схеме воспринимает пилот, в то врем€ как в жесткой схеме Ц шпиндель. ¬ итоге, чем меньше диаметр пилота, тем меньше жесткость байонетной схемы, причем при диаметрах меньше 6-7 мм байонет по жесткости уступает схеме SERDI уже в п€ть раз, а при диаметре 4 мм разница еще больше Ц в 30 раз.

¬ целом это свойство байонетной схемы очевидно даже без расчетов, поскольку при по€влении боковой нагрузки держатель инструмента, опирающийс€ с одной стороны на шарнир, а с другой Ц на пилот, поворачиваетс€ в шарнире, деформиру€ пилот. ѕри этом шпиндель за счет работы шарнира практически не нагружаетс€, чего нельз€ сказать о пилоте, который в этой схеме испытывает экстремальные нагрузки и такие же экстремальные деформации Ц очевидно, чем он тоньше, тем больше будет его деформаци€ (при посто€нной нагрузке) и тем сильнее поворот держател€ в шарнире.

Ќапротив, в схеме SERDI жесткость практически не зависит от диаметра пилота, поскольку почти всю боковую нагрузку держит мощный шпиндель, а не тонкий пилот. ѕоэтому дл€ всех диаметров она превышает жесткость байонетной схемы в разы.

¬се ушли на базу?

Ѕольша€ разница у станков рассматриваемого типа имеетс€ не только в жесткости, но и в особенност€х и средствах центрировани€ (базировани€) инструмента перед обработкой седла. ќчевидно, обработке седла должна предшествовать точна€ выверка положени€ инструмента (резца на держателе) строго по оси направл€ющей втулки клапана. »наче, при ошибке в базировании, обработанное седло окажетс€ несоосным со втулкой, а тарелка клапана не л€жет на седло. ѕоскольку именно так и обстоит дело при использовании ручного инструмента, ошибка в базировании сводит на нет все преимущества станочной обработки перед ручными фрезами и прочими волшебными "крутилками" с рукопашным приводом.

Ѕайонетна€ схема с "мертвым" (слабоконическим) пилотом, заклинивающим в направл€ющей втулке, достаточно хорошо базирует инструмент, поскольку в процессе базировани€ участвует только пилот и держатель с резцом. ѕосле этого необходимо соединить шпиндель и держатель, дл€ чего достаточно одной воздушной подушки дл€ всего шпиндельного узла и измерител€ угла наклона шпиндел€ Ц весьма проста€ и недорога€ конструкци€. ќднако после соединени€ шарнира со шпинделем и начала обработки вс€ точность базировани€ полностью нивелируетс€ отсутствием жесткости системы, в результате чего невозможно ожидать от этой схемы хорошей точности обработки не только дл€ малых диаметров пилота, но и вообще дл€ всех диаметров при твердых седлах. ѕри этом никак не спасают положение различные модернизации байонета, включа€ "оживление" пилота с помощью разного рода замков и фиксаторов, поскольку эти способы не устран€ют полностью общий порок схемы - наличие шарнира между шпинделем и резцом.

¬ жесткой схеме в базировании инструмента участвует весь шпиндельный узел с держателем и пилотом, что требует применени€ нескольких воздушных подушек дл€ исключени€ трени€ в системе. ѕри больших диаметрах пилота достаточно плоской подушки рабочего узла и сферической подушки дл€ наклона шпиндел€. ƒл€ малых диаметров пилота така€ схема не дает необходимой точности базировани€ вследствие того, что тонкий пилот не может точно удержать т€желый рабочий узел станка, особенно, при неточности выравнивани€ станины станка по линии горизонта. ѕоэтому базирование дл€ тонких пилотов (менее 7 мм) требует 3-х воздушных подушек и выполн€етс€ в два этапа Ц сначала грубо при помощи воздушной подушки всего рабочего узла (после чего она фиксируетс€), а затем точно с помощью плоской и сферической подушек шпиндел€ (дл€ повышени€ точности шпиндель облегчаетс€ и в него встраиваетс€ двигатель, чтобы исключить вли€ние нагрузки от внешнего привода).

—ложность конструкции жесткой схемы по сравнению с байонетной оправдываетс€ непосредственно при обработке седла Ц в жесткой схеме обработка седла будет выполнена точно от отверсти€ втулки, по которому выполнено базирование, независимо от диаметра пилота, степени износа и твердости седла. Ќапротив, в байонетной схеме все эти параметры могут оказать крайне негативное вли€ние на результат, вследствие чего обработанное седло окажетс€ таким же несоосным направл€ющей втулке, каким оно было до ремонта. Ќо об этом Ц ниже.

ћодель модели Ц не рознь.

—ледует отметить, что полученные нами ранее результаты моделировани€ работы станков оказались не вполне нагл€дны дл€ практики, поскольку наше исследование проводилось при одинаковой дл€ обеих схем силе, действующей на держатель инструмента от резца. ¬ действительности сила от резца €вл€етс€ переменной по окружности, поскольку на нее оказывает вли€ние начальна€ несоосность седла и отверсти€ направл€ющей втулки, а также отклонение формы седла от окружности.

¬ самом деле, указанна€ несоосность седла весьма характерна дл€ новых направл€ющих втулок, установленных при ремонте взамен изношенных, а искажение формы седла наблюдаетс€ у изношенных двигателей после длительной эксплуатации. ¬ результате при обработке седла усили€ резани€ получаютс€ резко переменными по окружности, особенно в начальный период обработки. » этот факт, как показали наши дальнейшие исследовани€, оказывает существенное вли€ние на точность и качество ремонта седел.

≈сли сила мен€етс€, то должна мен€тьс€ и величина деформации шпиндел€ и пилота, причем совершенно по-разному дл€ разных схем. ≈стественно, сила резани€ будет измен€тьс€ от минимума до максимума, вызыва€ аналогичную деформацию в системе. ј тогда следует ожидать по€влени€ несоосности седла и втулки при обработке.

ƒл€ того, чтобы учесть вли€ние переменной по окружности силы резани€ на деформацию, мы прин€ли допущение Ц резец имеет контакт с седлом по всей его окружности. “огда можно утверждать, что изменение усили€ от резца на держатель будет иметь плавный характер, измен€€сь от минимума до максимума. “ака€ ситуаци€ может быть характерна, например, дл€ обработки седла к состо€нию "как чисто", однако это еще не будет состо€нием окончательно обработанного седла.

ƒл€ получени€ конкретных результатов необходимо задать усили€ и закон их изменени€ по окружности. ћы прин€ли априори, что сила от резца на держатель мен€етс€ от 50 до 150 Ќ (5-15 к√) по синусоиде Ц так проще и нагл€дней. ¬се остальные параметры, включа€ геометрию элементов, были сохранены в точном соответствии с нашим прошлым вычислительным экспериментом. ¬ том числе, "скольз€ща€", но беззазорна€ посадка пилота в направл€ющей втулке дл€ жесткой схемы и така€ же посадка пилота в держателе дл€ байонетной (другой конец пилота был неподвижно защемлен в направл€ющей втулке, хот€ эти различи€ в системах непринципиальны дл€ расчета).

–асчет проводилс€ дл€ серии диаметров пилотов 4 Ц 5,5 Ц 7 Ц 10 мм дл€ обеих схем. Ќапомним, что мы использовали метод конечных элементов и пакет специальных программ дл€ расчета деформации и напр€жени€ системы в каждом ее элементе (всего специальна€ программа разбивает шпиндель, держатель и пилот на более чем 40 000 мелких кусочков, каждый из которых имеет свои деформацию и напр€жение).

¬ли€ние переменной нагрузки на деформацию системы может повлечь за собой по€вление несоосности обработанного седла и втулки, поэтому результат расчета мы представили именно в виде зависимости несоосности от диаметра пилота. » вот что получилосьЕ

ќх, уж эта несоосностьЕ

 ак бы кому ни хотелось, а пресловута€ несоосность по€вилась в строгом соответствии с жесткостью системы. “ак, резкое падение жесткости байонетной системы вызывает пропорциональное увеличение отклонени€ оси обрабатываемого седла от оси направл€ющей втулки. ≈сли при диаметре пилота 7-8 мм несоосность еще допустима (0,01-0,015 мм), то уже при 6 мм она принимает угрожающий характер (0,03 мм), а при меньших диаметрах просто переходит все разумные пределы. «аметим, что последн€€ цифра соответствует биению седла относительно отверсти€ направл€ющей 0,06 мм, что уже находитс€ за пределами допустимого. » это при амплитуде колебани€ усилий от резца всего в 10 к√! Ётот результат полностью подтвердил ранее высказанное нами предположение о том, что применение байонетных станков дл€ ремонта √Ѕ÷ современных многоклапанных двигателей нецелесообразно по причине отсутстви€ точности обработки.

Ќапротив, в жесткой системе практически не возникает никакой несоосности, если не считать ею 2,5-3 микрона во всем исследованном диапазоне пилотов. ‘актически полученный результат означает, что если жестка€ система позвол€ет исправить седло при любых пилотах, то байонетна€ система способна лишь погладить его, сделав поверхность "красивой", но сохранив значительную часть исходной несоосности.

Ётот результат хорошо иллюстрирует еще один известный из практики факт, который некоторыми "специалистами" преподноситс€ как один из главных преимуществ байонета Ц в нем никогда не возникает вибраций при обработке. ј как же им возникнуть, сами подумайте, если резец легко следует за кривым седлом? Ќе исключаем, что если так "гладить" седло в режиме "выхаживани€" (без подачи на врезание) минут 15-20, то несоосность удастс€ уменьшить, но вр€д ли получитс€ устранить ее полностью. Ќапротив, в жесткой системе исходна€ несоосность будет устранена на первых же оборотах при резании, и обработка седла займет всего несколько секунд.

≈ще одно наблюдение из практики, которое также следует и из нашего вычислительного эксперимента Ц при малых диаметрах пилота на байонетных станках никак не удаетс€ исключить пресловутую притирку из технологического процесса, в противном случае никогда не достигнуть прилегани€ тарелки клапана к седлу. ¬ то же врем€ на жестких станках притирка клапанов давно стала анахронизмом, поскольку ее применение ничем не оправдано и только ухудшает геометрию седла.

», наконец, последнее наше наблюдение. √раница допустимого применени€ "байонеток", согласно нашему эксперименту, лежит вблизи диаметра пилота 7 мм. ∆есткие станки SERDI с двойной воздушной подушкой (типа S2.0 и S100HD) также рекомендуетс€ примен€ть с аналогичным диапазоном пилотов. ѕри этом цены байонетов и жестких станков, к примеру, модели S2.0, практически одинаковы. ќднако, если байонетный станок имеет при диаметре пилота менее 7 мм недопустимо низкую точность обработки, то станок SERDI типа S2.0 обработает с тонким пилотом седло так же жестко, как и с пилотом 10 мм диаметром. –азница будет лишь в точности центрировани€ шпиндел€ перед обработкой, где двойна€ воздушна€ подушка не обладает высокой чувствительностью. Ќо если точно контролировать станину станка в горизонте, то преимущество жесткой системы даже в упрощенном "2-подушечном" варианте будет неоспоримым. Ќедаром станки типа SERDI 2.0 остаютс€ и сегодн€ очень попул€рными в мире - компани€ SERDI выпустила их больше, чем станков других модификаций.

— обсуждением достоинств и недостатков различного оборудовани€ среди специалистов по ремонту двигателей можно также ознакомитьс€ на форуме нашего сайта.



ƒругие наши рекомендации...


Ќа главную


Ќажмите, чтобы посмотреть полную картинку
Ќесоосность седла и отверсти€ направл€ющей втулки клапана всегда возникает после замены втулки. ¬есь вопрос, как ее исправить?


Ќажмите, чтобы посмотреть полную картинку
Ѕайонетна€ и жестка€ системы Ц найдите 10 отличий:
1- шпиндель, 2- держатель инструмента, 3- пилот, 4- резцедержатель, 5- резец, 6- пружина (только дл€ байонета), 7- направл€юща€ втулка клапана.


Ќажмите, чтобы посмотреть полную картинку
ƒеформаци€ в байонетной системе при усилии 10 к√ и пилоте 7 мм превышает аналогичную в жесткой системе в 5 раз. Ўарнир между шпинделем и резцом, однако. ≈сть над чем задуматьс€, не правда ли?


Ќажмите, чтобы посмотреть полную картинку
 огда в байонетной системе работает шарнир, все повисает на пилоте. «ачем тогда нужен шпиндель, если он ничего не держит? ¬ жесткой системе шпиндель, напротив, держит почти всю нагрузку от резца. ѕотому она и жестка€.


Ќажмите, чтобы посмотреть полную картинку
–аспределение усили€ от резца по окружности седла в нашем эксперименте.


Ќажмите, чтобы посмотреть полную картинку
“ак выгл€дит это распределение "в развернутом виде".


Ќажмите, чтобы посмотреть полную картинку
ј вот и само "ее величество" несоосность Ц возникла, однако, от изменени€ деформации по углу поворота.


Ќажмите, чтобы посмотреть полную картинку
–езультирующий график, показывающий несоосность обработанного седла в зависимости от диаметра пилота. ¬се-таки не ударить байонетом по cовременным "мульт€шкам"Е


Ќажмите, чтобы посмотреть полную картинку
—танок SERDI S2.0 Ц простое и недорогое решение жесткой схемы с 2-м€ воздушными подушками. Ѕайонеты до него ну никак не дот€гивают.


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