СБОРКА КРИВОШИПНО-ШАТУННЫХ МЕХАНИЗМОВ

вЫПОЛНИЛ: 18тор2 бЫКОВ ИВАН

СБОРКА КРИВОШИПНО-ШАТУННЫХ МЕХАНИЗМОВ

Зачастую домашним слесарям приходится сталкиваться с ремонтом паровых двигателей, двигателей внутреннего сгорания, компрессоров, поршневых насосов.

Работа всех этих механизмов основана на преобразовании поступательного движения поршня во вращательное движение вала, и наоборот: они преобразуют вращательные движения вала в поступательные движения поршня. Называются такие двигатели кривошипно-шатунными механизмами (рис. 68).

Рис. 68. Сборка кривошипно-шатунного механизма: а – кривошипно-шатунный механизм: 1 – поршень; 2 – шатун; 3 – коленчатый вал; 4 – маховик.

Рис. 68 (продолжение). Сборка кривошипно-шатунного механизма: б – шатунно-поршневая группа перед сборкой: 1 – поршень; 2 – поршневые кольца; 3 – поршневой палец; 4 – шатун; 5 – верхний вкладыш; 6 – нижний вкладыш; 7 – болт; 8 – гайка со шплинтом; 9 – крышка нижней головки; 10 – втулка; в – щипцы для монтажа поршневых колец.

Сборочными единицами кривошипно-шатунного механизма являются:

– коленчатый вал (кривошип или кривошипный диск в зависимости от вида двигателя) – наиболее ответственная часть механизма; именно он преобразует поступательные движения поршневой группы во вращательные (и наоборот);

– маховик, имея большую массу и обладая большой инерцией, он облегчает пуск двигателя, делает переход от одной частоты вращений (скорости) к другой наиболее плавным, уменьшает неравномерность вращения вала и выводит поршни во время работы механизма из «мертвых точек»;

– шатун механизма, который соединяет коленчатый вал (кривошип или кривошипный диск) с поршневой группой;

– поршневая группа – этот элемент механизма передает осевое усилие, создаваемое в цилиндре давлением пара или газа (в двигателях внутреннего сгорания и паровых котлах), или, напротив, воспринимает осевые усилия от вращения вала, осуществляя сжатие и подачу воздуха, газа или жидкости (в компрессорах и поршневых насосах).

Сборка кривошипно-шатунного механизма происходит поэтапно: собирают отдельно поршень, осуществляют предварительную сборку шатуна, сочленяют поршень с шатуном и устанавливают шатунно-поршневую группу на вал.

Сборка поршня начинается с подбора его по гильзам цилиндров, и главное здесь – обеспечить необходимую герметичность (поршень, помимо преобразования одного вида энергии в другую, должен препятствовать проникновению масла из картера в цилиндр, а также отводить в стенки цилиндра и в смазывающий материал теплоту, которая возникает при сгорании топлива; вместе с этим поршень не должно заклинивать и между гильзой цилиндра и поршнем должен находиться смазочный слой). Необходимой герметичности можно достигнуть правильным подбором зазора между стенками цилиндра и поршнем, причем зазор этот должен быть неодинаков по высоте поршня в связи с неравномерным его нагревом (а соответственно, и расширением) во время работы. Наименьший зазор в холодном состоянии должен приходиться на нижнюю часть поршня, именно она центрирующая для поршня. Примерный зазор составляет: для поршней из чугуна – от 0,001 до 0,002 диаметра цилиндра, для поршней из алюминия – от 0,002 до 0,004 диаметра.

В верхней и нижней частях поршня в канавки устанавливают поршневые кольца. Кольца эти должны обладать определенной упругостью (ее принимают за усилие сжатия до касания замка, равное 35–70 Н). К сборке допускаются только качественно обработанные кольца: без трещин, следов обработки, разрушения граней. Для установки колец применяют специальные щипцы (рис. 68, в), разводящие концы колец, но ограничивающие этот развод, так как чрезмерно большой развод является причиной поломки колец или образования на них трещин. При установке колец замки (места стыков концов колец) должны быть сдвинуты относительно замков соседних колец под углом 90, 120 и 180°, величина зазора в замках должна быть в пределах 0,02–0,5 мм.

При предварительной сборке шатуна в его верхнюю головку запрессовывают втулку и производят чистовое развертывание отверстия втулки (поскольку в процессе запрессовки его диаметр уменьшается). Затем подбирают верхний и нижний вкладыши, их внутренняя и наружная поверхности должны быть чистыми, гладкими, без царапин, рисок, вмятин и других дефектов. Вкладыши тщательно протирают салфетками, обдувают, устанавливают на место, закрывают нижней головкой и закрепляют ее болтами с гайкой. Далее проверяют правильность отверстия под подшипники с обеих сторон (на предмет обнаружения эллипсности и конусообразности), для чего используют индикаторный нутромер.

Собранный шатун сочленяют с поршнем поршневым пальцем. Зазор между цилиндрической поверхностью пальца и стенок отверстия втулки шатуна при нагревании во время работы механизма должен находиться в пределах 0,03–0,05 мм, поэтому палец пригоняют к отверстию втулки шатуна с малым зазором или натягом. При запрессовке пальца поршень (без колец) рекомендуется нагреть в масляной ванне до температуры 80–90 °C, а сам палец – смазать маслом. Запрессовку производят деревянным молотком.

При установке шатунно-поршневой группы на коленчатый вал нижнюю головку шатуна разбирают, шатунную шейку вала смазывают тонким слоем смазочного масла, поршень с шатуном вставляют в цилиндр и нижнюю головку вновь собирают, резьбовое соединение гайка-болт стопорят шплинтом.

При установке шатуна на шейку вала между поверхностями шейки вала и вкладышей шатуна необходимо оставить зазор (при диаметре шейки 80–100 мм – не более 0,08–0,14 мм) для смазочного материала. Величину зазора вычисляют как разницу между внутренним диаметром вкладышей шатуна в сборе и наружным диаметром шейки вала.

Этот зазор также позволяет шатуну самоустанавливаться при несовпадении осей цилиндра и шейки вала.

В некоторых случаях для преобразования вращательных движений в поступательные и наоборот использовать кривошипно-шатунный механизм не представляется возможным. В этих случаях применяют его разновидности: эксцентриковый, кривошипно-ползунный, кривошипно-кулисный и пр. Однако эти виды механизмов используются в основном в станкостроении, при производстве промышленного оборудования для металло-, деревообработки и т. д. Для домашнего мастера они вряд ли будут представлять интерес.

Ремонт газораспределительного механизма (ГРМ)

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. Ремонт распределительного вала

2. Ремонт клапанов

3. Регулировка зазора между клапаном и толкателем

4. Ремонт толкателей

Ремонт распределительного вала

Основными дефектами распределительного вала являются:

1. износ опорных шеек;

2. износ винтовой шестерни привода масляного насоса;

3. износ кулачков;

4. прогиб;

5. увеличение осевого зазора.

Опорные шейки при износе ремонтируют двумя способами:

§ шлифованием их на меньший диаметр

§ хромированием

Первый способ ремонта применяют в тех случаях, когда опорами для шеек вала служат сменные втулки, запрессованные в гнезда блока. Если распределительный вал вращается в гнездах, выполненных непосредственно в блоке, то опорные шейки ремонтируют хромированием.

Шейки шлифуют на круглошлифовальном или токарном станке супортно-шлифовальным приспособлением.

Перед шлифованием вал проверяют в центрах по индикатору и выправляют под прессом, если биение превышает 0,05 мм. При шлифовании шеек необходимо учитывать высоту кулачков, так как иначе может создаться положение, при котором вал нельзя будет установить во втулки уменьшенного ремонтного размера. Высота кулачка должна быть меньше самой малой опорной шейки вала на 1—1,5 мм.

После шлифования шеек из блока выпрессовывают старые опорные втулки и запрессовывают новые полуобработанные, внутреннее отверстие которых необходимо обработать под размер шеек развертыванием.

Втулки двигателя ГАЗ-51 имеют два диаметрально расположенных отверстия, из которых одно — большего диаметра — служит для подвода смазки и должно точно располагаться против смазочного канала, а другое, меньшего размера, служит для закрепления втулки и должно располагаться против лунки в гнезде блока.

Рис. Установка опорной втулки распределительного вала:
1 — опорная втулка; 2 — масляный канал; 3 — бородок.

Втулку закрепляют длинным бородком, устанавливаемым в масляный канал, при помощи которого раскернивают малое отверстие втулки; образующийся при этом выступ входит в лунку гнезда блока.

После закрепления втулок их развертывают длинной раздвижной разверткой, обеспечивающей сохранение параллельности осей коленчатого и распределительного валов. При отсутствии сменных втулок (автомобили ГАЗ-MM, «Москвич») гнездам в блоке придают правильную геометрическую форму развертыванием, а опорные шейки хромируют и прошлифовывают на требуемый размер.

Рис. Раздвижная развертка.

Кулачки с небольшим износом и задирами зачищают вначале крупной, а затем мелкой наждачной бумагой, которая должна облегать не менее половины профиля кулачка.

При большом износе кулачков вал заменяют или наплавляют изношенные места газовой сваркой сплавом сормайт. При этом вал помещают в ванну с водой, оставляя на поверхности только часть кулачка, подлежащую наплавке. При наплавке поверхность кулачка достаточно нагреть до состояния «потения», и расплавленный сормайт будет хорошо растекаться по поверхности. При отсутствии сормайта наплавлять можно проволокой от старых клапанных пружин при помощи газовой или электродуговой сварки.

После наплавки сормайтом последующая обработка заключается только в зачистке, а при наплавке сталью необходима закалка. При значительном износе приводной шестерни масляного насоса распределительный вал следует заменить.

Рис. Крепление распределительного вала:
1 — распределительный вал; 2 — шестерня; 3 — упорная шайба; 4 и 6 — болты крепления упорной шайбы; 5 — распорное кольцо.

Увеличенный осевой зазор распределительного вала устраняют путем регулировки упорного болта, помещенного в крышке распределительных шестерен (автомобили ЗИС-5 и ЗИС-150). Для этого болт завертывают до упора в торец вала, а затем, отвертывают на 1/6 оборота и закрепляют контргайку. Если распределительный вал от осевого смещения удерживается упорной шайбой (автомобили М-20 «Победа», ГАЗ-51), то уменьшение осевого зазора до нормальной величины 0,10—0,20 мм достигается заменой изношенной упорной шайбы. Если же это окажется недостаточным, то следует уменьшить толщину распорного кольца, установленного между задним торцом ступицы распределительной шестерни и торцом первой опорной шейки распределительного вала.

Ремонт клапанов

Дефектами клапана могут быть:

1. износ и обгорание рабочей фаски;

2. коробление головки;

3. износ поверхности и торца стержня;

4. погнутость стержня.

Небольшой износ рабочей фаски клапана устраняется притиркой клапана к седлу.

Рис. Приборы для притирки клапанов:
а — коловорот; б — притирочная дрель; 1 — ведущая шестерня с шестью зубьями; 2 — ведущая шестерня с девятью зубьями; 3 — ведомая шестерня шпинделя; 4 — шпиндель.

Для притирки клапана проделывают следующие операции:

1. Надевают на стержень клапана слабую пружину и устанавливают клапан в направляющую втулку.

2. Рабочую фаску клапана смазывают притирочной пастой и при помощи коловорота (рис. а) или специальной притирочной дрели (рис. б) вращают клапан вправо и влево на 1/4 оборота, постепенно поворачивая клапан кругом. При пользовании специальной притирочной дрелью ее рукоятку повертывают все время в одну сторону, причем ведомая шестерня и шпиндель вращаются попеременно то в одну, то в другую сторону. Достигается это тем, что две ведущие шестерни, вращаемые рукояткой, имеют по своей окружности неполное число зубьев (у одной шесть зубьев, у другой — девять), расположенных на противоположных сторонах. При вращении клапан прижимают к седлу, а при изменении направления вращения отпускают, причем клапан приподнимается от седла пружиной. В процессе притирки необходимо добавлять пасту.

3. Конец притирки определяют появлением на рабочей фаске ровного матово-серого кольца без пятен.

4. Герметичность клапана проверяют специальным прибором (рис. а) под давлением воздуха. При проверке стакан прибора плотно прижимают к поверхности блока и резиновой грушей создают давление 0,6—0,7 ат. Если в течение 1/2 мин. давление по манометру не падает, — герметичность хорошая. Герметичность клапана проверяют и более простым прибором (рис. б), причем поверхность вокруг клапана вытирают и припудривают мелом. Прибор устанавливают на клапан, затем рукояткой плотно прижимают резиновый присос книзу и отпускают его. Если клапан хорошо притерт, то прибор прочно удерживается на поверхности блока (прибор слегка покачивают рукой за головку).При недостаточной герметичности прибор держаться не будет. При наличии глубоких раковин и рисок рабочую фаску клапана сначала прошлифовывают, а затем только притирают. Шлифование фаски клапана выполняют на приборах с ручным или электроприводом.Клапан закрепляют под определенным углом по отношению к шлифовальному камню (45 или 30°) в патроне прибора. При работе прибора шлифовальный камень вращается с числом оборотов 4000—5000 в минуту, а патрон с клапаном — 120—140 в минуту.Подача патрона с клапаном и бабки с камнем осуществляется рукоятками.

Рис. Приборы для проверки герметичности клапанов:
а — прибор с манометром; б — прибор с присосом; 1 — резиновая груша; 2 — манометр; 3 — стакан; 4 — головка; 5 — резиновый присос.

Изношенные головки клапанов восстанавливают до нормального размера путем их раздачи, при этом головку клапана нагревают до 900—1000°, устанавливают клапан в матрицу и оправкой под прессом или ударами молотка производят раздачу. Затем головка подвергается механической обработке способами, указанными выше. Клапаны, головки которых имеют коробление, заменяют новыми.

Погнутые стержни клапанов выправляют под прессом, а затем проверяют индикатором на биение в центрах. Биение стержня не должно превышать 0,03 мм.

Рис. Прибор для шлифования клапанов с электроприводом:
1 — рукоятка для подвода клапана к шлифовальному камню; 2 — патрон для закрепления клапана; 3 — клапан; 4 — шлифовальный камень; 5 — подвижная шлифовальная бабка; 6 — электродвигатель; 7 — рукоятка для осевого перемещения бабки.

Рис. Матрица и оправка для раздачи головки клапана.

Изношенные стержни клапанов шлифуют под ремонтный размер или восстанавливают до номинального или ремонтного размеров хромированием.

Изношенный торец стержня при регулируемых клапанах шлифуют до получения гладкой поверхности, а при нерегулируемых клапанах (автомобиль ГАЗ-MM) торец наплавляют сталью от старого клапана и затем обрабатывают до требуемого размера. При наплавке во избежание коробления стержня клапан помещают в ванну с водой, оставляя на поверхности только торец высотой 20—25 мм.

Регулировка зазора между клапаном и толкателем

Для регулировки зазора необходимо:

1. повернуть рукояткой коленчатый вал до полного закрытия регулируемого клапана;

2. удерживать толкатель ключом в течение всей регулировки;

3. отвернуть вторым ключом контргайку болта на 0,5—1 оборот и поворотом регулировочного болта установить зазор, в котором вставленный щуп соответствующей толщины будет проходить с небольшим усилием;

4. завернуть контргайку, повернуть коленчатый вал на два оборота и щупом снова проверить правильность зазора.

В такой последовательности надо регулировать и остальные клапаны.

В двигателях автомобилей ГАЗ-MM зазор при эксплуатации не регулируют, а устанавливают при ремонте, удлиняя стержень клапана (для уменьшения зазора) в холодном состоянии на оправке или подпиливая торец стержня (для увеличения зазора).

Ремонт толкателей

К основным дефектам толкателей относится износ стержня и торцевой поверхности тарелки. Стержень толкателя восстанавливают шлифованием его на меньший ремонтный размер. Шлифуют стержни на токарном станке с супортно-шлифовальным приспособлением или на круглошлифовальном станке. При небольшом износе торцевой поверхности тарелки ее шлифуют, а при значительном износе поверхность тарелки наплавляют металлом газовой или электродуговой сваркой. Во избежание отпуска наплавку делают опуская стержень в водяную ванну.

В качестве присадочного материала можно использовать старые клапанные пружины.

После наплавки, не давая остыть металлу, толкатель быстро опускают в ванну с холодной водой и закаливают наплавленную поверхность. После закалки плоскость обрабатывают на наждачном точиле, а затем шлифуют на станке.