Проектирование зоны диагностики двигателя ремонт кшм. Кривошипно-шатунный механизм двигателя кшм

Д иагностика кривошипно-шатунного механизма производится при поступлении соответствующей заявки от тракториста-машиниста, а также при проведении операций ТО -3 и перед началом ремонта. Снижение давления масла и наличие стуков указывают на износ соединений кривошипно-шатунного механизма (КШМ).

Стук в соединениях КШМ следует прослушивать автостетоскопом в зоне коренных и шатунных подшипников. При этом необходимо резко изменять частоту вращения коленчатого вала с минимальной до средней.

Стук поршневого пальца следует прослушивать в зоне движения поршня.

Н аиболее точно оценивать зазоры в соединениях КШМ рекомендуется путём измерения суммарного зазора (сумма зазоров в шатунном подшипнике и в соединениях «поршневой палец - втулка верхней головки шатуна» и «поршневой палец - бобышки поршня»).

В о время проведения технического обслуживания и перед началом ремонта суммарный зазор рекомендовано измерять при помощи устройства КИ-13933М [рис. 14].

Рис. 14. Устройство КИ-13933М для определения суммарного зазора в шатунных подшипниках.

1) – Скоба;

2) – Сменный наконечник;

3) – Сменный наконечник;

4) – Струны;

5) – Винт;

6) – Корпус;

7) – Заслонка.

Д анное устройство представляет собой корпус (6), на котором закрепляется индикатор часового типа ИЧ-10. Внизу корпус заканчивается фланцем, при помощи которого его устанавливают на шпильки крепления форсунок. В комплекте данного устройства имеются сменные наконечники, а также струны, которые предназначаются для двигателей разных марок. Для того чтобы измерить суммарный зазор в кривошипно-шатунном механизме, нужно наконечник устройства вставить в отверстие снятой форсунки и закрепить на шпильках. Наконечник и струна при этом выбираются соответственно марке проверяемого дизеля. Вращением специальной гайки можно перемещать струну.

С начала следует прокрутить коленчатый вал при помощи пускового устройства. Одновременно с этим нужно опустить струну, вращая гайку до начала вибрации стрелки индикатора. Этот момент соответствует касанию струной днища поршня. Далее, установив нулевое деление шкалы индикатора против его стрелки, нужно отвести струну вверх на расстояние 0,8-0,9 мм, пустить дизель, довести частоту вращения холостого хода до максимального значения, а затем снова плавно опустить струну до начала вибрации стрелки. Отсчитать показания по шкале индикатора (они соответствуют суммарному зазору в КШМ). Допустимое значение зазоров в кривошипно-шатунном механизме представлено в [табл. 10].

Табл. 10. Допускаемые зазоры в кривошипно-шатунном механизме.

Марка дизельного двигателя	Суммарный зазор, не более, мм при наработке
	2000 моточасов			4000 моточасов
	Д1	Д2	Д3	Д1	Д2	Д3
ЯМЗ-240Б, ЯМЗ-238НБ	0,68	0,56	0,40	0,79	0,70	0,52
СМД-62, СМД-60 , А-01М, А-41, СМД-14	0,65	0,54	0,38	0,76	0,67	0,50
Д-240 , Д-240Д, Д-50, Д-50Л, Д-65Н, Д-65М, Д-144, Д-21	0,61	0,50	0,35	0,71	0,62	0,46

С пособ измерения суммарного зазора при помощи устройства КИ-13933 состоит в том, что при большой частоте вращения «выбираются» зазоры в соединениях за счёт сил инерции перемещающихся деталей.

Д ля уменьшения трудоёмкости диагностирования достаточно определения суммарного зазора в шатунных подшипниках первого цилиндра для двигателей Д-240, СМД-14, Д-65, Д-21, а для двигателя Д-37Е – второго и четвёртого цилиндров.

ТО и диагностирование составных частей кривошипно-шатунный механизм дизеля трактора

Параметры технического состояния

Кривошипно-шатунный механизм включает: цилиндро-иоршневую группу (гильзы цилиндров, поршни и поршневые кольца), коленчатый вал с шатунными и коренными подшипниками, шатуны со втулками, порш-невые пальцы и маховик.

Основным параметром состояния цилиндро-поршне-вой группы считается расход картерного масла на угар. Однако отсутствие достаточно точного экспресс-метода определения этого параметра не всегда позволяет объективно судить о состоянии данного механизма. Чтобы с достаточной точностью определить угар масла, требуется несколько контрольных смен с точными измерениями количества доливаемого масла и топлива, что чрезвычайно трудоемко. При этом невозможно учесть утечки масла через неплотности сальников коленчатого вала и разъемов картера. Кроме того, угар масла в течение длительного времени работы дизеля изменяется незначительно и лишь при большом износе деталей цилиндро-поршневой группы, в частности поршневых колец, начинает резко возрастать.

Такой характер изменения угара масла в зависимости от наработки затрудняет прогнозирование по нему остаточного ресурса.

Об интенсивности изнашивания сочленений дизеля можно судить по концентрации продуктов износа в картерном масле, определяемой с помощью спектрографической установки. В этом случае для оценки степени изношенности основных деталей наряду с регулярным спектральным анализом проб масла, отбираемых через определенные промежутки работы дизеля, необходимо знать их химический состав и соотношение скоростей изнашивания сочленений. О целесообразности разборки дизеля для ремонта или устранения неисправности судят по резкому возрастанию концентрации основных элементов в работавшем масле.

Значительное возрастание концентрации алюминия свидетельствует о предельном износе поршней и необходимости их замены.

Наибольшее распространение для оценки состояния цилиидро-поршневой группы получил способ определения количества газов, прорывающихся в картер. При измерении количества газов с помощью ротаметра из-за высокого сопротивления выходу газов из картера и наличия в картере избыточного давления часть газов уходит в атмосферу через сальники коленчатого вала и другие неплотности, минуя прибор.

Чтобы избежать этого, во время измерений необходимо отсасывать газы из картера, обеспечивая прохождение их только через измерительное устройство.

Угар картерного масла и количество газов, прорывающихся в картер при работе дизеля на всех цилиндрах, являются интегральными (суммарными) оценочными показателями технического состояния цилиндро-поршневой группы.

Чтобы оценить состояние каждого цилиндра в отдельности, их поочередно выключают (декомпрессируют). Затем подсчитывают разницу между расходом газов, полученным при декомпрессировании проверяемого цилиндра, и средним расходом газов, полученным при декомпрессировании каждого из остальных цилиндров. При одинаковом состоянии всех цилиндров указанная разница будет незначительной. Если же она окажется большой, то это свидетельствует об аварийном состоянии данного цилиндра.

Сравнительную оценку технического состояния цилиндров можно дать по компрессии в них (давлению конца сжатия). Однако при этом необходимо учитывать неплотно и клапанов газораспределения. Разница в значениях компрессии у нового и изношенного дизелей возрастает с понижением частоты вращения коленчатого вала. Поэтому компрессию рекомендуется определять при пусковой частоте вращения коленчатого вала. Чтобы дать правильную сравнительную оценку состояния цилиндров по компрессии, должно быть соблюдено равенство и постоянство частоты вращения коленчатого вала и температуры стенок цилиндров при проверке каладого из них в отдельности. В связи с тем, что частота вращения коленчатого вала зависит от технического состояния пускового устройства, а температура стенок цилиндров - от условий проверки дизелей (предварительного разогрева его, температуры окружающей среды и пр.), соблюдение отмеченных условий не всегда представляется возможным. Следовательно, компрессия является ориентировочным показателем технического состояния цилиндро-поршневой группы. Одним из признаков слабой компрессии является трудный пуск дизеля (особенно в холодную погоду), обусловленный чрезмерно низкой температурой сжатого воздуха, не обеспечивающей самовоспламенения дизельного топлива.

В ГОСНИТИ разработан более совершенный способ оценки состояния отдельных цилиндров по величине разрежения, создаваемого на такте расширения при прокрутке коленчатого вала дизеля с помощью пускового устройства. В отличие от способа, основанного на определении компрессии, этот способ обладает меньшей трудоемкостью и более высокой точностью результатов диагностирования. Для указанных целей вместо компрессиметра в настоящее время применяют вакуум-анализатор, позволяющий диагностировать отдельные цилиндры, не закрепляя прибор в головке цилиндров.

О состоянии подшипников коленчатого вала мол<но судить по зазорам в них. Эллипсность и конусность шеек вала до разборки дизеля на ремонт можно не проверять, так как эти параметры являются следствием износа подшипников.

Для оценки технического состояния подшипников коленчатого вала пользуются способом, основанным на определении следующих диагностических параметров:
— давления масла в главной масляной магистрали;
— количества масла, протекающего через подшипники в единицу времени;
— шумов и стуков, возникающих от ударов в сопряжениях при работе дизеля;
— стуков, возникающих от соударения деталей в результате искусственного перемещения поршня и шатуна на величину зазоров в сопряжениях.

Широко распространено прослушивание дизеля во время его работы. С увеличением зазоров в подшипниках появляются характерные стуки, прослушиваемые в определенных зонах и при соответствующих режимах работы дизеля. Однако эти стуки отчетливо прослушиваются при значениях зазоров, превосходящих допускаемые. При этом количественная оценка зазоров зависит от слуховых качеств и опыта оператора. Хорошие результаты дает прослушивание стуков в неработающем дизеле при попеременном создании в надпоршневом пространстве разрежения и давления.

Определение количества газов, прорывающихся в картер

Количество газов, прорывающихся в картер, определяют индикатором расхода газов КИ-4887-П-ГОСНИТИ, Данный прибор снабжен устройством, позволяющим отсасывать газы из картера через измерительное устройство и измерять их расход при давлении в картере, равном атмосферному. Благодаря этому полностью устраняются утечки газов через неплотности картера и, следовательно, значительно повышается точность измерений.

Схема работы прибора КИ-4887-II представлена на рисунке. Состоит: из дроссельного расходомера постоянного перепада давления с жидкостным дифференциальным манометром для контроля давления в дросселирующем устройстве, дросселя и жидкостного манометра для регулирования и контроля давления на входе в расходомер, впускного и выпускного патрубков, трубопроводов с наконечниками и эжектора для отсоса газов, поступающих во впускной патрубок.

Дросселирующее устройство образовано двумя втулками. Плотное соединение этих втулок обеспечивается предварительной совместной притиркой их по конусным поверхностям и поджатием друг к другу распорной пружиной. Втулка жестко закреплена На корпусе, а втулка может поворачиваться относительно втулки. На половине окружности конусной части обеих втулок имеются поперечные щели, позволяющие плавно изменять площадь дросселирующего отверстия при повороте втулки.

Как известно, в дроссельных расходомерах расход газа пропорционален перепаду давления в дросселирующем устройстве и площади дросселирующего отверстия. При заданном перепаде давления в дросселирующем устройстве количество газов, проходящих через дросселирующее отверстие, будет зависеть только от площади этого отверстия, являющейся в данном случае мерой расхода. Шкала прибора тарируется при перепаде давления в дросселирующем, устройстве, равном 15 мм вод. ст. А это означает, что указанный перепад давления следует устанавливать при всех измерениях. Достигается это путем изменения площади дросселирующего отверстия. Перепад давления контролируют дифференциальным манометром, водяные столбики которого находятся в сверлениях прозрачного корпуса Сверления в нижней части сообщаются между собой, а в верхней - с впускным и выпускным патрубками дросселирующего устройства.

Впускной трубопровод, соединенный с патрубком, снабжен конусным наконечником, вставляемым в отверстие маслозаливной горловины проверямого дизеля.

Газы из картера можно отсасывать двумя способами, используя для этой цели разрежение во впускном воздушном тракте или энергию отработавших газов. В первом случае снимают с впускной трубы воздухоочистителя фильтр грубой очистки воздуха и опускают в трубу наконечник выпускного трубопровода прибора: При работе дизеля разрежение, создаваемое во впускном воздушном тракте, через выпускной трубопровод и выпускной патрубок 13 передается в дросселирующее отверстие. Во втором случае на выхлопной трубе устанавливают эжектор. При этом газы, проходя с большой скоростью в кольцевом пространстве между внутренней стенкой выхлопной трубы и эжектором, создают в нем разрежение, которое, как и в первом случае, передается в дросселирующее отверстие.

Отсос газов регулируют дросселем, поддерживая в картере атмосферное давление, которое контролируют с помощью жидкостного манометра, образованного жидкостными столбиками в сверлениях. При этом канал должен сообщаться с атмосферой, для чего необходимо вывинтить из него пробку.

Расход газов определяют по шкале, нанесенной л а наружной поверхности подвижной втулки. Размеры дросселирующего отверстия 6 рассчитаны на измерение расхода газов до превышающего 100 л/мин. Для увеличения диапазона измерений в дне неподвижной вгулки 4 имеются два дополнительных калиброванных отверстия, прикрываемых заслонкой. Если расход газов больше 100 л/мин, открывают отверстия 9, повернув отверткой заслонку. В этом случае к значению расхода, полученному по основной шкале, прибавляют постоянные значения расхода газов через эти отверстия, нанесенные на наружной поверхности подвижной втулки. Подключение дополнительных калиброванных отверстий дает возможность измерять расход газов до 1л/мин.

Чтобы измерить количество газов, прорывающихся в картер, пускают и прогревают дизель до температуры охлаждающей воды и картерного масла 65…90 °С.

Открывают маслозаливную горловину, закрывают отверстие сапуна и отверстие под масломерную линейку пробками.

Заливают в каналы дифманометра воду примерно на половину, вывинтив пробку из канала, которую не ставят на место до конца измерений. Полностью открывают дросселирующее отверстие поворотом втулки за маховичок против часовой стрелки и дроссель поворотом наружной втулки.

Подключают прибор к дизелю. Для этого опускают наконечник (рис. 1) выпускною трубопровода во впускную трубу воздухоочистителя, предварительно сняв фильтр грубой очистки воздуха, или же закрепляют на выхлопной трубе эжектор, присоединенный к наконечнику, и вставляют конусный резиновый наконечник впускного трубопровода в отверстие маслозаливной герловины.

Рис. 1. Определение количества газов, прорывающихся в картер, на тракторе МТЗ-80 прибором КИ-4887-П-ГОСНИТИ: 1 - наконечник; 2 - выпускной трубопровод; 3 - впускная труба воздухоочистителя; 4 - маслозаливная горловина; 5 - резиновый наконечник; 6 - впускной трубопровод

При работе дизеля на холостом ходу с помощью рычага управления скоростным режимом устанавливают номинальную частоту вращения коленчатого вала (табл.

Удерживая прибор в вертикальном положении, поворотом наружной втулки дросселя устанавливают одинаковый уровень воды в левом и правом каналах манометра. Затем, медленно поворачивая втулку за маховичок по часовой стрелке, добиваются такого положения, при котором уровень воды в канале был бы на 15 мм выше уровня в канале. Если после этого уровни воды в каналах окажутся разными, то поворотом наружной втулки дросселя 14 их необходимо выровнять. Затем по шкале прибора определяют расход газов.

Повышенный расход картерных газов может быть либо по причине чрезмерного износа деталей цилиндро-поршневой группы, либо вследствие закоксовывания или поломки поршневых колец в отдельных цилиндрах.

Чтобы выявить причину и определить вид и объем ремонта при количестве газов, превышающем допускаемое значение, следует проверить состояние каждого цилиндра в отдельности.

Для этого поочередно снимают каждую форсунку (при неработающем дизеле) с целыо декомпрессирования цилиндров и измеряют расход газов при одном декомпрессированном цилиндре и минимальной устойчивой частоте вращения коленчатого вала, устанавливая ее одинаковой при проверке каждого цилиндра.

При положительном значении AQ, возможны поломка или закоксовывание компрессионных колец, задиры на рабочей поверхности или чрезмерный износ гильзы и другие неисправности.

Ввиду сравнительно небольшой трудоемкости способа диагностирования отдельных цилиндров по разрежению в надпоршневом пространстве при прокрутке дизеля с помощью пускового устройства по сравнению с описанным способом при наличии соответствующего устройства (вакууманализатора) состояние отдельных цилиндров проверяют с помощью этого устройства.

Определение состояния отдельных цилиндров по величине разрежения

Состояние каждого цилиндра оценивают с помощью вакуум-анализатора КИ-5315-ГОСНИТИ по величине вакуумметрического давления (разрежения) в надпор-шневом пространстве.

Состоит: из вакуумметра, корпуса, впускного и выпускного клапанов и наконечника.

Для диагностирования цилиндро-поршневой группы вакуум-анализатор соединяют с надпоршневым пространством, плотно вставляя наконечник в отверстие для форсунки, и прокручивают коленчатый вал с помощью стартера или пускового двигателя. В момент движения поршня вниз на такте расширения в надпоршневом пространстве создается вакуумметрическое давление, под действием которого открывается впускной клапан. Благодаря этому вакуумметрическое давление из над-поршневого пространства передается вакуумметру, вызывая отклонение стрелки прибора на соответствующую величину.

При движении поршня вверх на такте сжатия воздух из надпоршневого пространства выталкивается в атмосферу через выпускной клапан. При этом впускной клапан закрыт.

Во время очередного хода поршня проверяемого цилиндра вниз выпускной клапан закроется, а впускной - откроется. Это повлечет за собой дальнейшее возрастание вакуумметрического давления. В тот момент, когда давление в системе цилиндр-вакуум-анализатор достигнет постоянной величины, т. е. станет равным максимальному вакуумметр аческому давлению в надпоршневом пространстве, показание вакуумметра стабилизируется.

Величина вакуумметрического давления, зафиксированная при стабильном положении стрелки вакуммет-ра, будет характеризовать состояние уплотнений в проверяемом цилиндре.

Усилие затяжки впускного клапана регулируют на заводе-изготовителе регулировочным винтом. Это усилие должно быть таким, чтобы обеспечивалось полное открытие клапана при диагностировании дизелей с предельным (выбраковочным) состоянием цилиндро-поршневой группы.

Для снятия вакуумметрического давления в полости вакуумметра предусмотрен специальный вентиль.

Состояние уплотнений в цилиндрах проверяют следующим образом.

Останавливают дизель и снимают с него форсунки. Прокручивая дизель и устанавливая поочередно в отверстие форсунок наконечник вакуум-анализатора, измеряют ва-куумметрическое давление в каждом цилиндре (рис. 2).

Разница меладу значением разрежения в отдельном цилиндре и средним значением разрелсе-ния в остальных цилиндрах должна быть не более 0,2 кгс/см2.

Рис. 2. Измерение вакуум-метрического давления в цилиндре дизеля вакуум-анализатором КИ-5315-ГОСНИТИ: 1 - наконечник; 2 - узел клапанов; 3 - трубка; 4 - вентиль; 5 - вакуумметр; б - рукоятка

Техническая экспертиза деталей цилиндро-поршневой группы

Если перечисленные выше диагностические параметры достигли предельных значений или превышают допускаемые в эксплуатации величины, то дизель разбирают для технической экспертизы путем осмотра и микрометража сопряжений цилиндро-поршневой группы и замены непригодных деталей.

Если после поступления с завода-изготовителя или из ремонта дизель вскрывают впервые, то в этом случае нередко заменяют лишь поршневые кольца. В даль-нейшем, при достижении предельных или превышении допускаемых в эксплуатации значений параметров состояния цилиндро-поршневой группы, ее заменяют полностью. В случае предельной разницы между количеством газов, прорывающихся в картер при декомпрессировании какого-либо цилиндра, и средним количеством газов, прорывающихся в картер при поочередном декомпрессировании остальных цилиндров, а также в случае предельной разницы между разрежением в каком-либо цилиндре и средним разрежением в остальных цилиндрах заменяют в указанном цилиндре непригодные детали (чаще всего поломанные или пригоревшие поршневые кольца).

После разборки дизеля состояние каждой детали и сопряжения цилиндро-поршневой группы оценивают по результатам их осмотра и микрометража. При этом измеряют износ гильзы цилиндров в верхнем и среднем рабочем поясе, зазоры между гильзами и юбками поршней, зазоры в стыках поршневых колец, высоту колец и канавок поршней, зазоры между бобышками поршней и поршневыми кольцами, а также между пальцами и втулками верхних головок шатунов. Для указанных целей применяют индикаторный нутромер, микрометр, мерительные плитки, индикатор часового типа, щупы. Результаты микрометража заносят в таблицу.

Если причиной разборки дизеля был чрезмерный прорыв газов в картер или чрезмерный угар картерного масла, а зазоры между юбками поршней и гильзами оказались в пределах допускаемых значений, то заменяют только поршневые кольца. Так как гильзы цилиндров больше всего изнашиваются в плоскости, перпендикулярной продольной оси дизеля, то в случае оставления на дизеле их рекомендуется поворачивать на 90° вокруг оси, с тем чтобы при дальнейшей эксплуатации наиболее изношенные поверхности изнашивались менее интенсивно. Если причиной разборки дизеля была неисправность в каком-либо цилиндре (например, поломка поршневых колец), то и в этом случае рекомендуется осмотреть всю цилиндро-поршневую группу и, если необходимо, заменить изношенные и неисправные детали.

Предварительная оценка состояния сопряжений по давлению масла в магистрали и стукам

Давление масла проверяют с помощью устройства КИ-5472-ГОСНИТИ, предназначенного для измерения давления в главной магистрали смазочной системы дизелей и в сливной магистрали гидравлической системы навесного устройства.

Состоит: из манометра, соединительного рукава с ниппелем и накидной гайкой, демпфера, служащего для сглаживания пульсаций масла при измерении давления, и сменных штуцеров (переходников). В нерабочем положении свободный конец рукава (ниппель) закрывают заглушкой.

Чтобы измерить давление в главной магистрали дизеля,. устройство подключают к корпусу масляного фильтра, предварительно отсоединив трубку (рис. 3) мембранного или же датчик логометрического манометра.

Пускают и прогревают дизель до нормального теплового состояния, после чего проверяют давление масла в магистрали сначала при номинальной, а затем при минимальной устойчивой частоте вращения коленчатого вала на холостом ходу.

Рис. 3. Измерение давления в главной масляной магистрали дизеля устройством КИ-5472-ГОСНИТИ: 1 - соединительный рукав; 2 --манометр; 3 - заглушка; 4- трубка штатного манометра; 5 - сменный штуцер; 6 - накидная гайка

Для попеременного создания в надпоршневом пространстве проверяемого цилиндра давления и вакуума служит распределительный кран с тремя трубопроводами и наконечник, присоединяемый к головке цилиндров вместо форсунки.

Электронный автостетоскоп ‘ГУ ПБеО-ООЗ представляет собой усилитель с пьезокристаллнческим датчиком и элементами питания, вмонтированными в пластмассовый корпус, имеющий гнезда для подключения стержня и телефона.

Усилитель питается от двух элементов ФБС-0,25 напряжением 3В. Телефон типа ТМ-4, потребляемый ток - 5 МА.

Для прослушивания объекта диагностирования автостетоскоп вынимают из футляра, ввертывают наконечник и вставляют штекер телефона в соответствующие гнезда, прикладывают наконечник к месту проверяемой составной части и закрепляют телефон на ухе. По окончании прослушивания телефон необходимо отключить, в противном случае элементы питания будут разряжаться.

С помощью автостетоскопа и описанного устройства прослушивают стуки в сопряжениях бобышки поршня - поршневой палец, поршневой палец - втулка верхней головки шатуна, шейка коленчатого вала - шатунный подшипник в следующем порядке.

Подключают к проверяемому цилиндру компрессор-но-вакуумную установку, как показано на рисунке 8. Для этого снимают с двигателя форсунки, устанавливают поршень проверяемого цилиндра в ВМТ и включают какую-либо передачу (для фиксации коленчатого вала от прокручивания). При закрытом кране устанавливают наконечник компрессорно-вакуумной установки в отверстие для форсунки проверяемого цилиндра и закрепляют его.

Включают компрессор и создают в ресиверах соответственно давление 2…2,5 кгс/см2 и разрежение 0,6…0,7 кгс/см2.

Регулятором давления устанавливают рабочее давление 2 кгс/см2.

Прикладывают наконечник автостетоскопа к блоку цилиндров в зоне поршневого пальца, открывают кранЗ установки и, попеременно создавая в надпоршневом пространстве разрежение и сжатие путем переключения кранов, прослушивают стуки в верхней головке шатуна и бобышках поршня.

Продолжая поддерживать в ресиверах заданное давление и разрежение и приложив наконечник стетоскопа к торцу коленчатого зала, прослушивают стуки в шатунном подшипнике.

Аналогично прослушивают стуки в указанных зонах остальных цилиндров при положении поршня в ВМТ на такте сжатия.

Если регулировка сливного клапана не дает положительных результатов, необходимо проверить производительность насоса и состояние редукционного клапана смазочной системы в мастерской на стенде.

К сожалению, на большинстве тракторов последних выпусков с двигателями водяного охлаждения масляные термометры отсутствуют. Это затрудняет контроль теплового состояния дизелей и нередко приводит к их переохлаждению, так как температура охлаждающей воды не всегда может служить критерием оценки теплового режима.

ПРИМЕР. При прогреве дизеля охлаждающая вода прогревается намного быстрее, чем картерное масло, особенно, если прикрыта шторка или жалюзи. Не зная температуры масла тракторист может преждевременно дать полную нагрузку, что повлечет за собой ухудшение условий работы кривошипно-иштунного механизма Кроме того, температура картерного масла является одним из основных факторов, влияющих на мощность и топливную экономичность дизеля. При определении этих показателей температура картерного масла должна быть не ниже 70 градусов С, так как при богее нижних значениях температуры масла резко возрастают механические потери, а следовательно, увеличивается погрешность измерений

Рис. 4. Измерение суммарного зазора в верхней головке шатуна и шатунном подшипнике устройством КИ-11140-ГОСНИТИ

Суммарный зазор измеряют с помощью устройства КИ-11НО-ГОСНИТИ. Состоит: из корпуса с закрепленным на нем индикатором часового типа, пневматического приемника, сменного фланца для крепления устройства в головке цилиндров вместо форсунки, уплотнения, направляющей штока, жестко соединенного с ножкой индикатора, и стопорного винта, служащего для фиксации направляющей в пневматическом прием» нике.

Чтобы измерить зазоры, снимают с дизеля форсунки. Устанавливают поршень проверяемого цилиндра в ВМТ на такте сжатия и стопорят коленчатый вал. Закрепляют устройство в форсуночном отверстии, предварительно ослабив стопорный винт и приподняв направляющую с индикатором и штоком вверх. Затем опускают направляющую до упора штока в днище поршня (с натягом) и фиксируют направляющую стопорным винтом (рис. 4).

К атегория: - ТО трактора

Техническое обслуживание кривошипно-шатунного механизма и механизма газораспределения

1 . Проверка технического состояния кривошипио-шатун-ного механизма.

Суммарный зазор в верхней головке шатуна и шатунном подшипнике

Количество газов, прорывающихся в картер

2. Проверка технического состояния механизма газораспределения.

Расход сжатого воздуха, подаваемо­го в цилиндры

Изменение разрежения во впускном трубопроводе

Упругость клапанных пружин

3. Работы, выполняемые при ТО кривошипно-шатунного механизма и механизма газораспределения.

Проверка технического состояния кривошипио-шатун--+\,ного механизма. Техническое состояние кривошипно-ша-тутнного механизма оценивают по характеристикам виб-роударных импульсов в характерных точках двигателя (виброакустическая метод), суммарному размеру зазоров в верхней головке шатуна и шатунном подшипнике, ко­личеству газов, прорывающихся в картер, давлению в цилиндрах в конце такта сжатия (компрессии), расхо­ду или падению давления сжатого воздуха, подаваемого в цилиндры.

Виброакустическийметод дает наиболее достоверные и исчерпывающие результаты диагности­рования при использовании комплекта виброакустической аппаратуры. Однако из-за большой стоимости исложности, требующей высокой квалификации операто­ров-диагностов, его применение ограничено.

Наиболее простым и доступным устройством для виб-роакустического контроля является стетоскоп. В корпусе стетоскопа размещены источник питания н усилитель, с одной стороны корпуса выведен наконечник-щуп, с дру­гой - головной телефон с соединительным кабелем.

Перед диагностированием двигатель прогревают до температуры охлаждающей жидкости 85...95°С и про­слушивают, прикасаясь остриём щупа к проверяемым участкам.

Работу сопряжения поршень - цилиндр прослушива­ют по всей высоте цилиндра при малой частоте вращения коленчатого вала с переходом на среднюю. Сильный, глухого тона стук, иногда напоминающий дрожащий звук колокола и усиливающийся с увеличением нагрузки, возможен при увеличенном зазоре между поршнем и цилиндром, изгибе шатуна, перекосе оси шатунной шейки или поршневого пальца. Скрипы и шорохи указывают на начинающееся заедание, вызванное малым зазором или недостаточным количеством смазки.

Состояние сопряжения поршневое кольцо-канавка поршня проверяют на уровне НМТ хода поршня у всех цилиндров при средней частоте вращения колен­чатого вала. Слабый, щелкающий стук высокого тона, похожий на звук от ударов колец одно о другое, свидетельствует об увеличенном зазоре между кольцами и поршневой канавкой либо об изломе кольца.

Сопряжение поршневой палец-втул­ка верхней головки шатуна проверяют на уровне ВМТ при малой частоте вращения коленчатого вала с резким переходом насреднюю. Сильный звук высокого тона, похожий на частые удары молотком по наковальне, указывает на ослабление сопряжения недостаточность. Смазки или чрезмерно большое опережение начала подачи топлива.

Работу сопряжения коленчатый вал - шатунный подшипник прослушивают в зо­не от ВМТ до НМТ сначала при малой, а затем при средней частоте вращения коленчатого вала. Глухой звук среднего тона свидетельствует об износе или проворачивании вкладыша, звонкий, сильный металлический звук -об износе или подплавлении шатунного подшипника.

Суммарный зазор в верхней головке шатуна и шатунном подшипнике опреде­ляют при неработающем двигателе с помощью устрой­ства КИ-11140. С проверяемого цилиндра двигателя снимают свечу зажигания (у дизельных дви­гателей - форсунку) и на ее место устанавливают наконечник 2 устройства, К основанию 4 через штуцер при­соединяют компрессорно-вакуумную установку.

Установив поршень за 0,5…1 от ВМТ на такте сжатия, стопорят коленчатый вал от проворачивания и попеременно создают в цилиндре давление 200 кПа, и разрежение 60 кПа, вследствие чего поршень поднима­ется и опускается, выбирая зазоры. Суммарный размер зазоров фиксируется индикатором 3.

У двигателей КамАЗ-740 возможен изгиб шатунного вкладыша, что может привести к его проворачиванию. Для измерения изгиба вкладыша в цилиндре создают давление 0, 6 МПа и через 30 с (дав вкладышу про­гнуться) устанавливают стрел­ку индикатора 3 на нулевую отметку. Сняв давление, по показаниям индикатора оп­ределяют изгиб шатунного вкладыша, предельное зна­чение которого - 48 мкм.

Количество газов, прорывающихся в картер , позволяет устано­вить состояние сопряжения

поршень- поршневые кольца - цилиндр двигателя. Про­верку осуществляют на прогретом двигателе с помощью прибора (расходомера) КИ-4887-1. Прибор снабжен трубой с вмонтированными в нее входным 5 и выходным 6 дроссельными кранами. Входной патрубок 4 присоединяют к маслозаливной горловине двигателя, эжектор 7 для отсоса газов устанавливают внутри выхлопной трубы или присоединяют к вакуумной установке. Картерные газы отсасывают через расходомер за счет разрежения в эжекторе. Количество отсасываемых газов регу­лируют дроссельными кранами 5 и 6 так, чтобы давление в полости картера было равно атмосферному, жидкость в столбиках 2 и 3 манометра должна находиться на одном уровне. Дроссельным краном 5 устанавливают перепад давления Аh, одинаковый для всех измерений, по шкале прибора определяют количество прорывающихсягазови сравнивают его с нормативным.

Если при контроле поочередно отключать цилиндры (например, вывертывая свечи зажигания), то по сниже­нию количества прорывающихся газов можно оценить герметичность отдельных цилиндров.

Перед измерением компрессии промывают воз­душный фильтр, контролируют фазы газораспределения и регулируют тепловые зазоры клапанов. Компрессию в цилиндрах определяют компрессометром, представляю­щим собой корпус с вмонтированным в него манометром. Манометр соединен с одним концом трубки, на другом конце которой имеется золотник с резиновым наконеч­ником, плотно вставляемым в отверстие для свечи за­жигания. Проворачивая коленчатый вал двигателя стар­тером или пусковой рукояткой, измеряют максимальное давление в цилиндре и сравнивают его с нормативным.

Для карбюраторных двигателей номинальные значения компрессии составляют 0,75...0,8 МПа, а предельные - 0,65 МПа. Предельные значения компрессий двигателей ЯМЗ и КамАЗ составляют соответственно 2,7и 1,8......2 МПа.

Падение компрессии ниже предельной возможнопри эакоксовывании поршневых колец, их залегании всвязис потерей упругости или поломке.

, измеряют прибором К-69М. Сжатый воздух подается в цилиндр от ком-. прессорной установки через штуцер, ввернутый в отвер­стие свечи зажигания или форсунки, при неработающем двигателе. Рукояткой редуктора давления 11 прибор на­страивают так, чтобы при полностью закрытом клапане 4 штуцера 6 стрелка манометра 7 находилась против нулевого деления, а при полностью открытом клапане и утечке воздуха в атмосферу - против деления 100 %.

Проворачивая пусковой рукояткой коленчатый вал, устанавливают поршень в положение конца такта сжа­тия (в этот момент свисток-сигнализатор, надетыйна штуцер, перестает свистеть). Сняв свисток, надевают на штуцер быстросъемную муфту соединительного шлан­га прибора. Как только стрелка прибора остановится, определяют расход сжатого воздуха, подаваемого в ци­линдр, и сравниваютегос предельным значением Если расод превышает, предельное значение, возможны следующие неисправности:

зависание, обогревание клапанов (слышен сильный шум через отв ерстие для свечей);

поломка или пригорание колец (слышен сильный шум через маслозаливную горловину);

прогорание про­кладки головки цилинд­ров (наблюдается обильное появление пузырей воздуха между головкой и блоком при смачивание места их стыка мыльной эмульсией или в заливкой горловине радиатора);

прогорание перемычек прокладки между цилиндрами (слышен сильный шум воздуха, перетекающегов смеж­ный цилиндр).

Проверка технического состояния механизма газораспределения. Техническое состояние механизма газорас­пределения оценивают по расходу сжатого воздуха, по­даваемого в цилиндры, характеристике изменения во времени разрежения во впускном трубопроводе, упругос­ти клапанных пружин.

Расход сжатого воздуха, подаваемо­го в цилиндры , характеризует техническое состояние, как цилиндропоршневой группы, так и механизма газораспределения. Для выявления конкретной неисправ­ности после измерения этого диагностического параметра рассмотренным выше способом в цилиндры заливают мо­торное масло и повторяют измерение. Разность результа­тов измерений в первом и втором случаях покажет рас­ход сжатого воздуха через клапаны и прокладку головки цилиндров.

Изменение разрежения во впускном трубопроводе фиксируют с помощью помещенные в трубопровод датчиков. При работе двигателя в уста­новившемся режиме измеряют амплитуды и продолжи­тельность импульсов впуска и выпуска газов и фазовый сдвиг импульса относительно ВМТ поршня. Амплитуда пульсаций газов определяет герметичность клапанов, продолжительность импульса - зазоры в клапанах, а фазовый сдвиг - состояние механизма газораспределе­ния.

Упругость клапанных пружин проверяют как без снятия их с двигателя, так и после разборки кла­панного механизма. Для контроля пружин непосредст­венно на двигателе снимают крышки клапанного меха­низма и устанавливают поршень в ВМТ при такте сжа­тия. Прибор КИ-723 ставят ножками 3 на тарелку клапанной пружины, перемещают подвижное кольцо 5 в крайнее верхнее положение и нажимают на рукоятку 1 до тех пор, пока клапанная пружина не ося­дет на 0,5...1мм. Затем прибор снимают с клапана, фик­сируют его показания и повторяют измерение. Если уси­лие сжатия пружины окажется меньше предельного, пру­жину необходимо заменить или подложить под нее прок­ладку.

Техническое обслуживание. При ЕО двигатель очищают от грязи, проверяют его состояние визуально и прослушивают работу на разных режимах.

При ТО-1 выполняют работы ЕО, а также проверяют герметичность соединения поддона картера с блоком или сальников коленчатого вала (отсутствие потеков масла), а также крепление двигателя к раме. Крепление проверяют без расшплинтовки гаек. При необходимости соединения подтягивают. Осмотром определяют состояние резиновых элементов, которые не должны иметь отслоений и разрушений резины (при наличии дефектов - заменяют). Прослушивают работу клапанного механизма, при необходимости регулируют тепловые зазоры.

При ТО-2 и СО выполняют все работы ТО-1, а также проверяют и, если это необходимо, подтягивают крепления головок цилиндров, регулируют тепловые зазоры в ГРМ. Проверяют и регулируют натяжение цепи или ремня привода распределительного вала (при его верхнем расположении), подтягивают крепление передней крышки двигателя (крышки распределительных шестерен).

Диагностирование. При диагностировании кривошипно-шатунного (КШМ) и газораспределительного (ГРМ) механизмов проверяют компрессию в цилиндрах, место и характер шумов и стуков, техническое состояние двигателя по местам и величине утечек воздуха при его подаче в цилиндры под определенным давлением, упругость клапанных пружин и объем газов, прорывающихся в картер.

Компрессию двигателя (максимальное давление в цилиндре в конце такта сжатия) определяют компрессометром при проворачивании коленчатого вала стартером, вставив резиновый конусный наконечник компрессометра в отверстие для форсунки или свечи зажигания (рис. 50а). Компрессограф снабжен самописцем для записи давления по цилиндрам (рис. 50б, в). Для получения наиболее достоверных результатов компрессию определяют на прогретом двигателе, демонтировав с него все свечи зажигания или форсунки. Заданная частота вращения коленчатого вала обеспечивается исправной заряженной аккумуляторной батареей.

Перед измерением компрессии в каждом цилиндре стрелку манометра необходимо устанавливать в нулевое положение. Минимально допустимая компрессия для дизелей около 2 МПа, для бензиновых и газовых двигателей она зависит от степени сжатия и составляет 0,6-1,0 МПа. Разность показаний манометра в отдельных цилиндрах не должна превышать 0,2 МПа для дизелей и 0,1 МПа для бензиновых и газовых двигателей. Недостаточная компрессия в цилиндрах свидетельствует об износе гильз, поршневых колец или негерметичности клапанов. Резкое снижение компрессии (на 30-40 %) указывает на поломку или залегание поршневых колец.

Рис. 50. Компрессометр (а) и компрессографы (б, в)

Наличие, место и характер стуков и шумов определяют с помощью стетоскопов и виброакустической аппаратуры (рис. 51). По характеру стука или шума и месту его возникновения определяют неисправности двигателя. Любые посторонние шумы и стуки в двигателе при эксплуатации недопустимы. С помощью стетоскопа определяют увеличение зазоров в шатунных и коренных подшипниках коленчатого вала, между поршнем и цилиндром, клапанами и толкателями, клапанами и втулками и др.

Рис. 51. Стетоскопы для диагностики автомобиля: а - механический; б - комбинированный электронный

Стуки поршней о цилиндр - глухие, щелкающие; они прослушиваются на непрогретом двигателе при малой частоте вращения коленчатого вала или ее резком уменьшении. Стуки в коренных подшипниках коленчатого вала - сильные, глухие, низкого тона; они прослушиваются на прогретом двигателе при резком изменении частоты вращения коленчатого вала, а также при отключении отдельных цилиндров. Стуки в шатунных подшипниках более резкие, чем в коренных; появляются при резком изменении частоты вращения коленчатого вала (при отключении данного цилиндра стук исчезает или заметно уменьшается).

Стуки в сопряжении «поршневой палец - шатун» - звонкие, металлические; прослушиваются при резком изменении частоты вращения коленчатого вала (при отключении цилиндра исчезают). Стуки при заедании впускных клапанов - тихие, ровные; прослушиваются в местах расположения втулок клапанов на холостом ходу. Стуки в распределительных шестернях - частые, сливающиеся в общий шум, свидетельствуют о большом износе или поломке зубьев шестерен. Стуки в подшипниках распределительного вала - ровные, среднего тона; прослушиваются при увеличении частоты вращения коленчатого вала. Стуки в сопряжении «боек коромысла - торец стержня клапана» - резкие; прослушиваются во всех режимах работы и свидетельствуют об увеличенном зазоре.

Утечки воздуха, подаваемого в цилиндры под давлением 0,4 МПа, определяются специальными приборами. По утечкам воздуха можно определить чрезмерный износ, потерю упругости, закоксовывание или поломку поршневых колец, износ поршневых канавок, износ цилиндров, потери герметичности клапанов и прокладок головок цилиндров. Для определения состояния поршневых колец устанавливают поршень на начало такта сжатия и, подавая в цилиндр воздух, измеряют манометром его утечки (падение давления).

Шкала прибора размечена на зоны: хорошее состояние двигателя, удовлетворительное и требующее ремонта. Износ цилиндров определяется так же, но при установке поршня вблизи ВМТ такта сжатия. Утечки воздуха более 15 % указывают на сильный износ цилиндров. Утечки воздуха через клапаны определяют на слух, а герметичность прокладки головки цилиндров - по появлению пузырьков воздуха в горловине радиатора или на стыке (головки с блоком цилиндров), смоченном мыльным раствором.

Состояние сопряжения «поршень - поршневые кольца - гильза цилиндра» можно оценить по количеству газов, прорывающихся в картер. Этот параметр определяется при помощи расходомеров (например КИ-4887-1) после предварительного прогрева двигателя. Измеряя количество газов, прорывающихся в картер, и сравнивая это значение с нормативным, делают заключение о состоянии цилиндропоршневой группы. Упругость клапанных пружин определяют специальными приборами (рис. 52).

Рис. 52. Прибор для проверки упругости клапанных пружин

При разборке двигателя диагностируют (измеряют) геометрические размеры деталей и, сравнивая полученные значения с номинальными и допустимыми, делают заключение об их годности к дальнейшей эксплуатации (измерение шеек валов осуществляют микрометрами, а диаметры отверстий - микрометрическими нутромерами).

Ремонт кривошипно-шатунного механизма (КШМ). Неисправности кривошипно-шатунного механизма - самые серьезные неисправности двигателя. Их устранение очень трудоемкое и затратное, так как довольно часто предполагает проведение капитального ремонта двигателя.

К основным неисправностям кривошипно-шатунного механизма относятся:

Износ коренных и шатунных подшипников;

Износ поршней и цилиндров;

Износ поршневых пальцев;

Поломка и залегание поршневых колец.

Основными причинами данных неисправностей являются выработка установленного ресурса двигателя или нарушение правил эксплуатации двигателя (использование некачественного масла, увеличение сроков технического обслуживания, длительное использование автомобиля под нагрузкой и др. ).

Практически все неисправности кривошипно-шатунного механизма (КШМ) могут быть диагностированы по внешним признакам, а также с помощью простейших приборов (стетоскопа, компрессометра). Неисправности КШМ сопровождаются посторонними шумами и стуками, дымлением, падением компрессии, повышенным расходом масла.

Внешние признаки и соответствующие им неисправности КШМ перечислены в таблице 1.

Таблица 1

Внешние признаки и соответствующие им неисправности КШМ

Признаки неисправности	Неисправность
· Глухой стук в нижней части блока цилиндров (усиливается при увеличении оборотов и нагрузки). · Снижение давления масла (горит сигнальная лампа)	Износ коренных подшипников
· Плавающий глухой стук в средней части блока цилиндров (усиливается при увеличении оборотов и нагрузки, пропадает при отключении соответствующей свечи зажигания). · Снижение давления масла (горит сигнальная лампа)	Износ шатунных подшипников
· Звонкий стук (стук глиняной посуды) на холодном двигателе (исчезает при прогреве). · Синий дым отработавших газов	Износ поршней и цилиндров
· Звонкий стук в верхней части блока цилиндров на всех режимах работы двигателя (усиливается при увеличении оборотов и нагрузки, пропадает при отключении соответствующей свечи зажигания)	Износ поршневых пальцев
· Синий дым отработавших газов. · Снижение уровня масла в картере двигателя. · Работа двигателя с перебоями	Поломка и залегание колец
· Слабая компрессия в цилиндрах. · Двигатель работает с перебоями и не развивает номинальной мощности	Износ деталей поршневой группы (гильз, поршней, колец)
· Двигатель внезапно останавливается	Заклинивание поршней в гильзе или заклинивание коленчатого вала
· Течь масла в месте соединения поддона и блока	Повреждение прокладки или недостаточная затяжка болтов (гаек) крепления поддона
· Течь охлаждающей жидкости из блока (головки)	Трещины или пробоины в блоке (головке блока)

При диагностировании износа коренных и шатунных подшипников дальнейшая эксплуатация автомобиля категорически запрещена. В остальных случаях с максимальной осторожностью необходимо следовать к месту ремонта.

Ремонт кривошипно-шатунного механизма заключается в основном в выявлении и замене вышедших из строя деталей.

Комплектование деталей КШМ. Подбор поршней осуществляется по весу и размерным группам. Поршни подбирают для каждого цилиндра в соответствии с размерами гильз, так как по техническим условиям сборки КШМ между гильзой и поршнем должен быть определенный зазор. При одновременной замене гильз и поршней их комплектуют по размерным группам (гильзы и поршни должны относиться к одной размерной группе). При расточке цилиндров поршни подбирают в строгом соответствии с размерами гильз. Все поршни, устанавливаемые на один двигатель, должны быть подобраны по массе. Разница масс самого тяжелого и самого легкого поршней одного комплекта допускается не более 0,5 %.

Подбор поршневых колец проводится с учетом размеров поршня и цилиндра. При подборе колец по поршню их прокатывают по канавке поршня и щупом замеряют зазор между торцом кольца и канавкой поршня (рис. 53).

Рис. 53. Проверка бокового зазора между кольцом и канавкой поршня: 1 - поршневое кольцо, 2 - поршень, 3 - набор щупов

При подборе колец по цилиндру кольцо устанавливают в зоне наименьшего износа цилиндра (но в пределах хода поршневых колец) и измеряют щупом зазор в замке кольца (рис. 54). Требуемые значения зазоров указываются в руководствах по эксплуатации конкретных марок автомобилей.

Рис. 54. Проверка зазора в замке поршневого кольца: а - с использованием специальной оправки; б - непосредственно в цилиндре двигателя

Подбор поршневых пальцев и шатунов. При ремонте двигателя не рекомендуется обезличивать комплект его шатунов, которые на заводе подбираются по массе. Замена отдельных шатунов одного комплекта осуществляется с учетом массы (подгонку по массе выполняют путем снятия металла с бобышек на крышке и головке шатуна). Не допускается менять местами крышки нижних головок шатунов, так как нижняя головка и крышка головки обрабатываются вместе в заводских условиях. Шатуны сортируют на размерные группы по диаметру отверстия во втулке верхней головки и помечают краской определенного цвета. На такие же группы делят поршневые пальцы (по их внешнему диаметру) и поршни (по внутреннему диаметру бобышек). Поршень, палец и шатун одного комплекта должны относиться к одной размерной группе.

Сборка кривошипно-шатунного механизма осуществляется в следующей последовательности:

1. Собрать шатунно-поршневую группу. Соединение поршня, пальца и верхней головки шатуна производится при нагретом до 240 ºС шатуне. Запрессовку пальца в бобышки поршня и верхнюю головку шатуна производят с помощью специального приспособления (рис. 55). Палец устанавливают в приспособление, шатун, нагретый до 240 ºС, зажимают в тисках, надевают поршень на шатун так, чтобы отверстие под палец совпало с отверстием верхней головки шатуна. Приспособлением проталкивают поршневой палец в отверстие поршня и верхнюю головку шатуна так, чтобы заплечик валика приспособления соприкасался с поршнем.

Чтобы правильно соединить палец с шатуном, запрессовывать палец следует как можно быстрее: после охлаждения шатуна уже нельзя будет изменить положение пальца. При сборке поршня с шатуном и установке шатунно-поршневой группы в цилиндр следует следить за правильностью взаимного расположения поршня и шатуна и их ориентировки в цилиндре. На поршне и шатуне имеются метки (на поршне - стрелка, на шатуне - прилив), которые должны быть направлены в одну сторону (обычно к передней крышке двигателя).

Рис. 55. Запрессовка поршневого пальца в верхнюю головку шатуна: а - приспособление; б - процесс запрессовки; 1 - валик приспособления; 2 - поршневой палец; 3 - направляющая; 4 - упорный винт; 5 - приспособление

При установке колец на поршень их замки не должны быть расположены в одной плоскости. Это приведет к значительному прорыву газов из камеры сгорания в картер. Угол α взаимного расположения замков поршневых колец определяется по формуле α = 360 / n , где n - число колец на поршне. Снятие и установка колец на поршень проводится с помощью специального приспособления (рис. 56).

2. Установить шатунно-поршневые группы в цилиндры в соответствии с порядковыми номерами цилиндров, указанными на днищах поршней и на шатунах. Для установки поршня с кольцами в цилиндр используют специальные приспособления (обжимы) (рис. 57).

Рис. 56. Съемник поршневых колец: 1 - рукоятка; 2 - выступы; 3 - упоры; 4 - захваты

Рис. 57. Установка поршня в цилиндр

3. Установить коленчатый вал и вкладыши в пастели блока, затем установить крышки коренных подшипников (рис. 58). Затяжка креплений крышек коренных (и шатунных) подшипников осуществляется динамометрическим ключом (значения моментов затяжки указываются в руководствах по эксплуатации конкретных марок автомобиля). Перед установкой коленчатого вала очищают шатунные и коренные шейки, удаляют заусенцы у кромок отверстий, промывают вал и продувают сжатым воздухом каналы для смазки.

Рис. 58. Установка коленчатого вала в блок цилиндров

4. Установить: шатунные вкладыши в нижнюю головку шатуна и ее крышку; нижние головки шатунов на шатунные шейки коленчатого вала; крышки на нижние головки шатунов (в соответствии с номерами цилиндров, указанными и на головке шатуна и на его крышке, менять местами крышки нельзя, они не взаимозаменяемы); затянуть крепления крышек (рис. 59).

5. Установить переднюю и заднюю крышки блока.

6. Установить маховик на фланец коленчатого вала. Коленчатый вал балансируют на заводе-изготовителе в сборе с маховиком и сцеплением, поэтому перед снятием сцепления с маховика и маховика с фланца коленчатого вала рекомендуется нанести на сопряженных поверхностях риски, по которым вновь собирают узел.

Рис. 59. Установка нижней головки шатуна на шейку коленчатого вала

7. Установить поддон картера с прокладкой.

8. Установить головку блока. Перед установкой головки сопрягаемые плоскости блока и головки цилиндров протирают чистой ветошью, а прокладку натирают порошкообразным графитом. При установке головки блока гайки (болты) затягивают динамометрическим ключом с определенным усилием (которое указывается в технических условиях), начиная от центра головки, постепенно перемещаясь к краям (рис. 60).

9. Установить клапанную крышку с прокладкой.

Рис. 60. Последовательность затяжки гаек (болтов) крепления головки цилиндров

Ремонт газораспределительного механизма.

Основные неисправности газораспределительного механизма (ГРМ):

Нарушение тепловых зазоров клапанов (на двигателях с регулируемым зазором);

Износ подшипников, кулачков распределительного вала;

Неисправности гидрокомпенсаторов (на двигателях с автоматической регулировкой зазоров);

Снижение упругости и поломка пружин клапанов;

Зависание клапанов;

Износ и удлинение цепи (ремня) привода распределительного вала;

Износ зубчатого шкива привода распределительного вала;

Износ маслоотражающих колпачков, стержней клапанов, направляющих втулок;

Нагар на клапанах.

Основные причины неисправностей ГРМ - выработка установленного ресурса двигателя и, как следствие, высокий износ конструктивных элементов и нарушение правил эксплуатации двигателя, в том числе использование некачественного (жидкого), загрязненного масла, применение бензина с высоким содержанием смол, длительная работа двигателя на предельных оборотах.

Самой серьезной неисправностью газораспределительного механизма является зависание клапанов , которое может привести к серьезным поломкам двигателя. Причин у неисправности две. Одна - применение некачественного бензина, сопровождающееся отложением смол на стержнях клапана. Другой причиной является ослабление или поломка пружин клапанов. В этом случае на высоких оборотах двигателя клапан не успевает сесть в «седло», искривляется и заклинивает (зависает) в направляющей втулке. К счастью, данная неисправность на современных автомобилях встречается достаточно редко.

Неисправности гидрокомпенсаторов возникают при использовании жидкого или сильно загрязненного масла. Гидрокомпенсатор перестает выполнять свою основную функцию - автоматически компенсировать зазоры в газораспределительном механизме. Дальнейшая эксплуатация двигателя может привести к заклиниванию гидрокомпенсаторов.

Нарушение теплового зазора на двигателях с регулируемым зазором может произойти по причине износа подшипников и кулачков распределительного вала, износа зубчатого шкива привода распределительного вала, а также вследствие неправильной регулировки.

Неисправности ГРМ достаточно сложно диагностировать, так как сходные внешние признаки могут соответствовать нескольким неисправностям. Зачастую конкретная неисправность устанавливается непосредственным осмотром конструктивных элементов ГРМ со снятием крышки головки блока цилиндров.

Большинство неисправностей газораспределительного механизма приводит к нарушениям фаз газораспределения , при которых двигатель начинает работать нестабильно и не развивает номинальной мощности.

Внешние признаки и соответствующие им неисправности ГРМ перечислены в таблице 2.

Таблица 2

Внешние признаки и соответствующие им неисправности ГРМ

Признаки неисправности	Неисправность
· Металлический стук в головке блока цилиндров на малых и средних оборотах. · Снижение мощности двигателя	· Нарушение теплового зазора клапанов. · Износ подшипников, кулачков распределительного вала
· Металлический стук в головке блока цилиндров на холодном двигателе. · Снижение мощности двигателя	· Неисправности гидрокомпенсаторов
· Шум в районе привода распределительного вала. · Выстрелы в глушитель	· Износ и удлинение цепи (ремня) привода распределительного вала. · Износ зубчатого шкива привода
· Синий дым отработавших газов. · Снижение уровня масла в картере двигателя. · Снижение мощности двигателя	· Износ маслоотражающих колпачков, стержней клапанов, направляющих втулок. · Неисправность КШМ
· Звонкие металлические стуки (детонационные стуки) при разгоне автомобиля. · Работа двигателя с перебоями	· Нагар на клапанах. · Неисправности КШМ. · Бензин низкого качества
· Кратковременные провалы в работе холодного двигателя. · Снижение мощности двигателя. · Перегрев двигателя	· Снижение упругости и поломка пружин клапанов. · Зависание клапанов
· При работе двигателя прослушиваются хлопки: во впускном коллекторе в глушителе	· Нарушение герметичности: впускного клапана выпускного клапана
· Двигатель не запускается	· Нарушены фазы газораспределения. · Недостаточная герметичность клапанов

Регулировки газораспределительного механизма.

Проверка и регулировка теплового зазора между бойком коромысла и торцом стержня клапана производится при температуре двигателя 20-25 ºС в следующей последовательности.

1. Снять клапанную крышку.

2. Проверить и при необходимости довести усилие затяжки гаек, крепления головки блока до требуемого значения.

3. Установить поршень первого цилиндра в ВМТ на такте сжатия (оба клапана закрыты). Установка поршня производится по меткам на шкиве коленчатого вала и блоке цилиндров или с помощью специального установочного штифта (рис. 61). Вращая коленчатый вал (специальным ключом) по часовой стрелке, совместить установочную метку 1 на звездочке распределительного вала с установочным приливом 2 на корпусе подшипников распределительного вала. При этом поршень четвертого цилиндра находится в ВМТ в конце такта сжатия и оба клапана закрыты.

Рис. 61. Установка поршня первого цилиндра в ВМТ на такте сжатия для регулировки клапанов: 1 - установочная метка на звездочке распределительного вала; 2 - установочный прилив на корпусе подшипников распределительного вала

4. Измерить зазоры между бойком коромысла и торцом стержня впускного и выпускного клапанов (рис. 62). Проверка осуществляется специальным металлическим щупом (толщина которого должна соответствовать значению теплового зазора, указанному в инструкции по эксплуатации данной марки автомобиля). При нормальном значении зазора щуп должен перемещаться между клапаном и коромыслом легким усилием руки.

Рис. 62. Проверка теплового зазора в ГРМ: а - ГРМ с роликовыми рычагами (рокерами); б - ГРМ с двуплечими рычагами (коромыслами); 1 - щуп; 2 - регулировочный винт; 3 - контргайка регулировочного винта; 4 - коромысло; 5 - наконечник нажимного винта

5. При необходимости отрегулировать зазор во впускном и выпускном клапанах.

Регулировка осуществляется в следующей последовательности:

Отпустить контргайку регулировочного винта;

Вставить щуп между клапаном и коромыслом;

Поворачивая ключом регулировочный винт, установить требуемый зазор (при котором щуп будет перемещаться усилием руки);

Удерживая регулировочный винт в установленном положении, затянуть контргайку.

6. Поворачивая коленчатый вал каждый раз на угол α = 720 / n (где n - число цилиндров данного двигателя), аналогичным образом отрегулировать клапаны остальных цилиндров в соответствии с порядком их работы.

7. Установить клапанную крышку, запустить двигатель и прослушать работу клапанного механизма.

Регулировка натяжения цепи (или ремня) привода распределительного вала. От натяжения цепи (или ремня) привода распределительного вала в значительной степени зависит работа ГРМ, поэтому необходимо периодически проверять и регулировать натяжение цепи (ремня).

Регулировка натяжения цепи осуществляется в следующей последовательности: отпустить стопорный болт натяжника на 1/2…2/3 оборота; провернуть коленчатый вал на 3…4 оборота (при этом натяжное устройство автоматически установит необходимую степень натяжения цепи); затянуть стопорный болт натяжника.

Регулировка натяжения зубчатого ремня осуществляется в следующей последовательности: снять верхнюю защитную крышку; ослабить болты крепления кронштейна натяжного ролика и плавно провернуть коленчатый вал на 2-3 оборота (при этом пружина кронштейна автоматически установит необходимое натяжение ремня); затянуть болты крепления кронштейна и установить защитную крышку.

Основные дефекты деталей ГРМ и способы их устранения.

Основными дефектами распределительного вала являются изгиб (биение), износ опорных шеек и шейки под распределительную шестерню, износ кулачков. Если биение (изгиб) превышает допустимые значения, то вал правят под прессом или списывают. Изношенные шейки шлифуют на меньший диаметр до одного из ремонтных размеров, а опорные втулки устанавливают новые - ремонтного размера. Опорные шейки вала, вышедшие из ремонтных размеров, могут быть восстановлены хромированием или осталиванием до номинального или ремонтного размера. Небольшой износ кулачков устраняют шлифованием, а значительный износ - наплавкой сормайтом № 1 с последующим шлифованием.

У толкателей изнашиваются цилиндрическая и сферическая поверхности. Изношенные толкатели заменяют или восстанавливают. Цилиндрическую поверхность (стержень) до ремонтного размера восстанавливают шлифованием или хромированием. При этом отверстие у направляющих толкателей обрабатывают разверткой под размер устанавливаемых стержней или для запрессовки ремонтной втулки. Износ сферической поверхности устраняют шлифованием по шаблону, выдерживая установленную техническими условиями высоту.

В коромысле клапанов изнашиваются втулки, которые заменяют на новые, растачивая в них отверстие до номинального или ремонтного размера. В новой втулке сверлят масляные отверстия. Изношенную сферическую поверхность носка коромысла шлифуют.

Основными дефектами клапанов являются износ и обгорание рабочей фаски, деформация тарелки (головки), износ и изгиб стержня. При изгибе стержня и деформации тарелки клапан правят на специальном приспособлении или заменяют новым. Изношенный стержень клапана можно восстановить хромированием или осталиванием с последующим шлифованием до номинального размера. Изношенный торец стержня клапана шлифуют до получения гладкой поверхности. При значительном износе или обгорании рабочей фаски клапан заменяют новым.

Незначительный износ или обгорание рабочей фаски клапана устраняется его притиркой к седлу. Притирка клапана к седлу осуществляется следующим образом. ГРМ разбирают, отсоединив ось коромысел от головки цилиндров, затем снимают ее в сборе с коромыслами, стойками и другими деталями. На головку цилиндров устанавливают приспособление (рис. 63) для снятия и установки клапанных пружин. Сжав клапанную пружину, вынимают клапанные сухари и снимают приспособление с головки цилиндров. Со стержня клапана снимают освобожденные детали (клапанные пружины с опорной шайбой), вынимают клапан из направляющей втулки, очищают его от нагара и промывают.

Рис. 63. Снятие и установка клапанных пружин приспособлением: 1 - приспособление А.60311/R; 2 - монтажная доска А.60335

Для притирки клапанов используют специальные или самостоятельно приготовленные притирочные пасты. Тонкий слой пасты наносят на фаску клапана, стержень клапана смазывают чистым моторным маслом и устанавливают клапан в седло. При помощи притирочного приспособления или коловорота с присосом клапану сообщают возвратно-вращательное движение. Слегка нажимая на клапан, поворачивают его на 1/3 оборота, затем приподнимают, снова прижимают и поворачивают на 1/4 в обратном направлении. Периодически поднимая клапан, наносят на фаску новые порции пасты. Притирку заканчивают, когда на фасках клапана и седла появятся сплошные матовые пояски шириной 1,5-3 мм.

После притирки клапан, седло, канал и направляющую втулку промывают керосином и насухо вытирают. Качество притирки можно проверить до и после сборки клапанного механизма. До сборки : поперек фаски мягким графитовым карандашом через одинаковые промежутки наносят 15-20 рисок. Вставив клапан в седло и сильно прижав, его поворачивают на 1/4 оборота. Если все риски окажутся стертыми, то качество притирки удовлетворительное. После сборки : переворачивают головку и в камеры сгорания наливают керосин. Если через 3 мин не будет обнаружено просачивания керосина, то качество притирки удовлетворительное.

При контролируемом сгорании топлива в ДВС автомобиля поршням придается возвратно поступательное движение. Для преобразования его в крутящий момент служит узел КШМ – кривошипно-шатунный механизм, шарнирно закрепленный к поршням и коленвалу . Основных неисправностей немного, но для устранения требуется полная разборка двигателя.

Конструкция КШМ

В отличие от прочих агрегатов автомобиля конструкция механизма кривошипно-шатунного условно включает в себя часть поршневой группы и коленчатый вал. Состоит КШМ из подвижных деталей и неподвижных элементов. Одну или несколько степеней свободы имеют:

• шатун и поршень;
• кольца компрессионные, стопорные и маслосъемные;
• палец поршневой и кольцо стопорное;
• вкладыши, болт крепежный и крышка шатуна;
• маховик и коленвал;
• противовес и шейки шатунные, коренные;
• вкладыши.

К неподвижным элементам относятся головка и блок цилиндров.

В зависимости от конструкции ДВС и количества цилиндров кинематика кривошипно шатунного механизма несколько видоизменяется:

• в рядном двигателе плоскость коленвала и цилиндров полностью совпадает;
• в VR-образном моторе происходит смещение на угол 15 градусов;
• в W-образном приводе величина смещения достигает 72 градусов.

Другими словами, в рядном двигателе рабочий цикл осуществляется поочередно 4-мя цилиндрами, что позволяет равномерно распределить нагрузки на коленвал. Для достижения компактных размеров ДВС модификации с большим количеством цилиндров размещаются V-образно. Что так же позволяет смягчить нагрузки на коленвал за счет гашения части энергии.

Чертеж КШМ в разрезе

Чтобы характеристика кривошипно шатунного механизма была стабильной в момент перегрузок (высокая температура, большое давление и обороты, трудности с подачей смазки), вместо шариковых/роликовых подшипников применяются элементы скольжения с шатунными и коренными вкладышами. Неравномерность угловых скоростей вала в отдельных циклах сглаживается массивным маховиком за счет инертности этой детали.

Принцип действия и назначение

В отличие от электродвигателя принцип действия КШМ в двигателях внутреннего сгорания значительно сложнее:

• поршни поочередно выталкиваются из цилиндров при воспламенении топливной смеси;
• внутри них шарнирно закреплены шатунные детали сложной конфигурации;
• коленчатый вал имеет ответную посадочную поверхность П-образного типа для нижней головки шатуна, что обеспечивает смещение от оси вращения вала;
• за счет фиксированного расстояния между поршнем и коленвалом шатун описывает амплитуду в виде восьмерки, за счет чего и преобразуется поступательное движение с цилиндров в крутящий момент на валу.

Основное назначение расходных элементов КШМ (вкладыши, втулки, кольца) заключается в увеличении эксплуатационного ресурса этого узла. Поскольку число цилиндров достигает 16 штук в современных авто, устройство и работа механизма КШ должна быть идеально сбалансирована.

Поломки и проблемы кривошипно-шатунного механизма

Практически все детали КШМ являются парами трения, что наглядно подтверждает схема кинематики привода автомобиля. Если диагностика данного механизма привода внутреннего сгорания выявила неисправности, необходим капитальный ремонт двигателя, так как производится его полная разборка.

Технические особенности неисправностей КШМ заключаются в износе деталей трения. Основными поломками являются:

• залегшие кольца на поршнях – из-за высокой выработки металла появляется люфт, возникает перекос и поршень заклинивается внутри цилиндра;
• износ пальцев поршневых – вместо фиксированного размера между коленвалом/поршнем расстояние получается плавающим, изменяются характеристики крутящего момента;
• выработка поршневой группы – стачивается зеркало цилиндра или поверхность поршня, меняются характеристики ДВС;
• износ подшипников – шатунные или коренные вкладыши сточились, возникают ударные нагрузки на вал.

Основными причинами неисправностей становятся длительные нагрузки, отсутствие ТО, низкое качество смазки или выработка ресурса привода.

Залегание колец поршневых

Указанные неисправности кривошипно шатунного механизма диагностируются по признакам:

• перебои в работе мотора;
• постоянное уменьшение в картере уровня смазки;
• отработанные газы принимают синий оттенок.

Поломка не может устраняться в домашних условиях, так как необходима высокая квалификация мастера и полная разборка двигателя.

Износ поршней и пальцев

Эти конкретные неисправности кривошипно шатунного механизма выявляются по следующим признакам:

• пальцы – независимо от режима работы мотора в верхней части блока цилиндров слышен звонкий стук, пропадающий при выкручивании свечи, увеличивающийся при наборе оборотов валом;
• поршни – выхлоп синего цвета, аналогичный предыдущему случаю стук, но только на холостых оборотах, после прогрева обычно исчезает.

После диагностики этой неисправности в обязательном порядке требуется капремонт ДВС.

Износ подшипника шатунного и коренного

Неизбежно потребуется ремонт кривошипно шатунного механизма при выработке ресурса подшипников, о котором свидетельствуют следующие факторы:

• подшипник шатуна – сигнальная лампа извещает о недостаточном давлении смазки, стук глухой, плавающий, идет из средней части блока цилиндров;
• подшипник коренной – сигнальная лампа горит, свидетельствуя о низком давлении масла, в нижней части блока цилиндров возникает глухой стук.

По аналогии с предыдущими вариантами без капремонта обойтись не получится.

Способы диагностики КШМ

Вышеуказанные методики выявления причин не являются высокоточными. Служат поводом для поездки на СТО, где может быть произведено квалифицированное диагностирование кривошипно комбинированного механизма мастерами, обладающими необходимым опытом и практикой работ. Они имеют чертеж кинематики с точными размерами, допусками и посадками. Обладают необходимым для этого оборудованием.

Предварительная на определение стуков

Поскольку ремонт кривошипно шатунного механизма относится к дорогостоящим операциям капремонта двигателя, на начальном этапе мастер СТО позиционирует стуки и шумы внутри блока цилиндров. Для этого используется стетоскоп (обычно модификация КИ-1154 производителя Экранас). Технология исследований выглядит следующим образом:

• рабочая поверхность стетоскопа прислоняется к стенкам БЦ на разных уровнях (в рабочей зоне подшипников шатунных и кривошипных);
• двигатель прогревается до температуры ОЖ 75 – 80 градусов;
• обороты увеличиваются вначале плавно, затем режим работ изменяется резко;
• стуки прослушиваются лишь при возникновении зазора больше 0,1 – 0,2 мм.

Характер стука заметен исключительно профессионалу:

• поршни о цилиндр издают звуки щелкающие, на холодном двигателе;
• звонкий звук металл о металл при резком увеличении оборотов издает поршневой палец, реже при неправильно выставленном (опережение) угле зажигания;
• коренные подшипники звучат в низкой тональности;
• звук подшипников шатунных немного резче.

Внимание: Данная методика диагностики так же не является окончательной. Позволяет мастеру выявить наличие имеющихся дефектов с гарантией, что разбирать ДВС все же необходимо для замены расходных элементов.

Измерение суммарных зазоров в сопряжениях

Обычно техническое обслуживание кривошипно шатунного механизма осуществляется с помощью установки КИ-11140 для определения зазора в КШМ.

При этом не нужно снимать поддон картера и запускать мотор. Измеряются зазоры в головках шатуна суммарно:

• поршень диагностируемого цилиндра позиционируется в верхней «мертвой точке»;
• коленвал стопорится, устройство фиксируется на месте форсунки;
• шток упирается с натягом в дно поршня, зажимается винтом;
• установка компрессора подсоединяется к штуцеру, создается вакуум -0,06 МПа и давление такой же величины;
• после 2 – 3 циклов подачи указанного давления и вакуума стабилизируются показания индикатора;
• затем индикатор настраивается на отметку «0» в надпоршневом пространстве при давлении;
• после чего, в него подается отрицательное давление.

Суммарные зазоры измеряют минимум три раза, выводят среднее значение, сравнивают с допустимой нормой эксплуатации из таблиц.

Определение объема газа, прорывающегося в картер

Не пригодна к эксплуатации существующая сборка кривошипно шатунного механизма авто, если проверка прорывающихся газов выявила большее его количество в картере. Измерения производятся прибором КИ-4887-И следующим способом:

• газорасходомер подключается в полость картера и к глушителю или вакуумной установке;
• двигатель включается в режим «под нагрузкой»;
• прорывающиеся газы изменяют показания прибора на величину их объема, проходящего в единицу времени.

При значительном износе ДВС расход может превышать 120 л/мин, требуются дополнительные регулировки расходомера. После отсоединения системы вентилирования картера все дополнительные отверстия необходимо закрыть заглушками/пробками.

Измерение давления масла

Эксплуатируемая сборка кривошипно шатунного механизма считается пригодной к использованию, если проверка давления масла удовлетворяет норме. Измерения проводятся прибором КИ-5472, состоящим из рукава и манометра:

• штатный манометр скручивается с маслофильтра;
• на его место крепится прибор;
• двигатель прогревается до 70 – 80 градусов;
• фиксируется значение магистрального давления при оборотах холостого хода.

Предельно простое общее устройство системы смазки и прибора КИ позволяет снизить время диагностики.

Для ДВС карбюраторного типа считается нормальной компрессия в пределах 0,7 МПа. Поэтому в некоторых случаях диагност СТО измеряет компрессию прогретого двигателя. При этом разница показаний цилиндров не может превышать 0,1 МПа.

Технология ремонта

Основное назначение капремонта КШМ – восстановление ресурса поршневой группы и коленчатого вала. Для этого реставрируются посадочные места, заменяются пальцы, вкладыши.

Поршни и пальцы

Поршень, условно входящий в кривошипно шатунный механизм двигателя авто, изготавливается из алюминиевых сплавов. Палец создан из легированной стали, изнашивается меньше.

У поршней восстанавливается зеркало, геометрия канавок для колец и бобышек, внутри которых находится палец. Размеры поршневого пальца подбираются при температуре воздуха в мастерской 20 градусов в зависимости от размерной группы поршня.

Ремонт шатунов

В основном изготавливают шатуны из стали 40Г, 40Х или ст45, характерными дефектами считаются:

• выработка металла посадочных мест;
• износ отверстий;
• изменение геометрии (скручивание и изгиб).

Выбраковывают кинематический элемент механизма при аварийном изгибе, поломке и раскрытии трещин. В остальных случаях изгибы и скручивание устраняют при нагреве до 500 градусов для снятия внутренних напряжений. Посадочные поверхности фрезеруются, затем шлифуются до следующего ремразмера.

После чего, работа кривошипно шатунного механизма вновь удовлетворяет требованиям регламента ГОСТ. Запрещено удалять слой металла больше 0,2 – 0,4 мм для дизелей, карбюраторных ДВС, соответственно. В противном случае нарушается кинематическая схема узла.

Реставрация коленвала

Основными нюансами ремонта коленчатого вала являются:

• деталь изготавливается из магниевого чугуна высокопрочного, сталей ДР-У, 50Т, 40Х или ст45;
• основными дефектами становятся изгиб и выработка стали посадочных мест;
• реже изнашиваются шпоночные канавки, повреждаются резьбы, раскрываются трещины;
• ремонтопригодной считается сборка кривошипно шатунного механизма с выработкой посадочных поверхностей и поврежденными резьбами;
• трещины более 3 мм приводят к отбраковке коленвала.

После промывки масляных каналов и наружных поверхностей изделие исследуется дефектоскопом. Выработку восстанавливают наплавлением Св-18ХГСА проволоки с проточкой под ремонтные параметры. Шпоночные канавки фрезеруют с заданной чистотой обработки. При этом должна соблюдаться схема установки шестеренок.

После шлифовки коленвал балансируют на динамической установке БМ-У4 либо КИ-4274.

Таким образом, кривошипно шатунный механизм КШМ проще и дешевле поддерживать в работоспособном состоянии. Для этого нужно своевременно проходить ТО и обращаться в сервис к специалистам при малейшем постороннем звуке в блоке цилиндров. В этом случае, даже капремонт обойдется дешевле.

Если у вас возникли вопросы - оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них