Восстановление постелей коленвалов в Механике

Одна из услуг, оказываемых компанией «Механика» - восстановление постелей коленчатых валов. Рассмотрим подробнее, зачем это нужно и как это делается.

Износ постелей коленчатого вала

Коленчатый вал в блоке цилиндров устанавливается коренными шейками в специальные посадочные места – они называются «коренные опоры коленчатого вала» и выглядят следующим образом:

В опоры коренных шеек коленчатого вала устанавливаются вкладыши, на которые укладывается коленчатый вал:

Сверху коренные шейки коленвала закрываются крышками, в посадочные места которых также устанавливаются вкладыши:

Вот так выглядит коленвал, установленный в блок цилиндров:

Схематично коренная шейка коленвала, установленная в блоке цилиндров, выглядит так:

В такой конструкции практически отсутствует трение металла по металлу – между поверхностями вкладышей и шейки коленчатого вала присутствует масляный клин – масляная пленка, возникающая благодаря подаче масла под давлением. Масло подается через отверстия, просверленные в коленчатом вале и во вкладышах специально для этой цели. Несмотря на это, в любом двигателе вкладыши со временем изнашиваются, то есть, становятся тоньше. Из-за этого увеличивается зазор между вкладышем и шейкой коленчатого вала. Это приводит к снижению давления масла, и как следствие - к повышенной нагрузке на сам вкладыш, и на постель коленчатого вала. В конечном итоге изнашиваются не только вкладыш и шейка коленчатого вала, но и постель коленчатого вала. В крайнем, аварийном случае, вкладыш проворачивает в посадочном месте, он перекрывает отверстие для подачи масла, и от масляного голодания начинают страдать все детали, расположенные дальше по магистрали подачи масла. Но посадочное место от проворота вкладыша страдает сразу, и довольно существенно.

Схематичное изображение изношенного узла:

А вот так схематично выглядит коренная опора коленчатого вала после того, как коленчатый вал и вкладыш сняты:

Реальный износ опоры выглядит, например, так:

А вот так может выглядеть износ в крышке:

Что будет, если не восстанавливать постель коленчатого вала?

Принципиально возможно при наличии повреждений постели коленчатого вала ничего не делать с ней – просто поставить новые вкладыши, отшлифовать при необходимости коленчатый вал под ремонтный размер (или поставить новый), и собрать мотор. Но это плохо, и вот почему:

• При изменении геометрии постелей очень высока вероятность того, что нарушится соосность коренных опор. В лучшем случае она нарушится настолько, что после сборки коленчатый вал не будет вращаться. Это хороший вариант, так как в этом случае проблема будет очевидна сразу и ее придется решать так или иначе. В противном случае мотор заведется и будет работать, но проработет он, скорее всего, недолго.
• Даже если соосность не нарушена, останется проблема большого зазора между вкладышем и опор. Это приведет к ухудшению смазки узла, что, в свою очередь, приведет к ускоренному износу и необходимости повторного ремонта.

При восстановлении обе проблемы устраняются. Нужные размеры опор – и есть основная цель работы, а соосность обеспечивается технологией восстановления.

Таким образом, вариант «не восстанавливать», хотя принципиально и реализуем, на практике не имеет смысла – если, конечно, целью не стоит собирание максимума практических знаний о несоблюдении технологии ремонта. Как правило, мотор ремонтируют все же чтобы ездить, поэтому сделаем вывод о необходимости ремонтировать постели коленчатых валов, если те имеют повреждения.

Способы ремонта постелей коленчатых валов

Технологий ремонта достаточно много, конкретный технологический маршрут зависит от конкретного двигателя и его состояния, но общую методику мы опишем.

Первое, что надо понять, имея задачу восстановления постелей коленчатых валов – существуют ли для данного двигателя вкладыши ремонтных размеров, под увеличенный диаметр постели. Если да, и износ постелей не превышает этих размеров – то остается расточить постели под ремонтный размер. Конкретная методика будет описана ниже.

Если ремонтных вкладышей не существует – остается расточка под номинальный размер. Также возможна ситуация, когда постели изношены настолько, что расточка под ремонтный размер уже невозможна – в этом случае применяется нанесение (напыление, наваривание) дополнительного металла, который и растачивается в необходимый размер.

Расточка в любом случае производится на горизонтально-расточном станке, подобном приведенному на фото ниже, а вот технологии восстановления используются разные.

Расточка в номинальный размер с занижением крышек коренных опор

В этом случае снимается около 0.5 мм (зависит от конкретного случая) с плоскости, которой крышка постели коленчатого вала примыкает к ответной части. После этого крышки устанавливают на свои штатные места. Постель после этого приобретает эллипсность, а значит – ее можно расточить в необходимый размер.

На эскизе показана заниженная крышка, установленная на коренную опору. Величина занижения утрирована для наглядности:

Явный плюс этого способа – восстановление номинального размера и использование штатных вкладышей. Минус заключается в том, что ось коленчатого вала смещается, и при большом смещении это может быть критично для работы двигателя. Как правило, после измерения износа постелей коленвала становится ясно, на какую величину придется занижать крышки, и на сколько уйдет ось. Исходя из этого делается вывод, подходит ли такой способ для данного конкретного случая.

На эскизе показана постель коленчатого вала, восстановленная с занижением крышки. Отмечено смещение оси коленчатого вала:

Этот способ не подходит, в конструкции двигателя применены «разрывные» крышки опор, которые изготавливаются методом «отламывания». В этом случае поверхность соприкосновения крышек с постелью неровная. Занижать ее пришлось бы на несколько миллиметров, а это ведет к критическому изменению геометрии двигателя, не совместимому с его работоспособностью.

На фотографии показано сопряжение крышки и посадочного места:

Вот как выглядят сопрягаемая часть:

Расточка постелей коленчатого вала в ремонтный размер

В этом случае крышки постелей устанавливаются на свои штатные места без каких-либо доработок. После этого постели растачиваются в ремонтный размер.

На эскизе показано состояние «до» и «после»:

Это, в целом, наилучший вариант – он не приводит к смещению оси коленчатого вала, и в целом мотор после него максимально близок к «оригинальному» состоянию. Кроме того, способ подходит и для моторов с «разрывными» крышками постелей. Как уже говорилось выше, минус только в том, что не для всех моторов существуют вкладыши ремонтных размеров.

Расточка в номинальный размер после нанесения металла

Бывает и так, что ремонтных размеров постели не предусмотрено в принципе, и найти чего-то подходящего тоже нельзя. Бывает и так, что износ велик настолько, что все ремонтные размеры уже «пройдены». В этих случаях приходится наносить (например, напылением) слой металла, и затем растачивать в номинальный размер. Схематически процесс показан на эскизе ниже:

Описанных выше технологий достаточно для восстановления постелей коленчатых валов в подавляющем большинстве случаев, а наработанный опыт «Механики» позволяет делать это быстро и качественно.