Характерные дефекты и способы их устранения у типовых деталей

Характерные дефекты  и способы и способы их устранения у типовых деталей

Ремонт блоков цилиндров. Блоки цилиндров — это крупногабаритные детали сложной конфигурации, наиболее дорогостоящие и металлоемкие. Их изготавливают методом литья из серого, ковкого или модифицированного чугуна, алюминиевых и других сплавов.

Корпусные детали образуют жесткие каркасы, внутри и снаружи которых в заданном положении фиксируют другие детали и сборочные единицы. Основные (базовые) поверхности у корпусных деталей — привалочные плоскости и отверстия под подшипники и другие детали, которые обрабатывают с высокой точностью. Состояние корпусных деталей, особенно их базовых поверхностей, во многом определяет безотказность и долговечность отремонтированных агрегатов и машины в целом. Установлено, что ресурс агрегатов, при ремонте которых все детали были заменены новыми, а корпусные детали не заменяли и не восстанавливали, составляет всего 30...40 % ресурса новых агрегатов. Поэтому при ремонте машин восстановлению корпусных деталей уделяют первоочередное внимание. Их ремонтируют неоднократно, так как они служат до списания машины.

Один из наиболее распространенных дефектов блока цилиндров — деформация плоскости стыка с головкой, возникающая, как правило, вследствие перегрева двигателя или перетяжки болтов крепления головки. Часто после длительной эксплуатации плоскость деформируется на 0,03...0,05 мм.

Ремонт верхней плоскости  блока обязателен при деформации более указанной. Обработка плоскости  может быть выполнена притиркой  с абразивной пастой на плите, фрезерованием  или шлифованием. При этом нежелательно снимать с верхней плоскости более 0,1...0,2 мм. Деформации менее 0,02...0,03 мм могут быть оставлены на блоке без исправления, однако следует учитывать, что идеальные поверхности стыка с головкой повышают надежность соединения.

Трещины и пробоины определяют визуально и с помощью стенда для гидравлической опрессовки блока  цилиндров.

Износ внутренних цилиндрических поверхностей в блоках цилиндров устраняют разными способами:

растачивают под ремонтный  размер посадочные пояски в блоке  под гильзы цилиндров;развертывают под ремонтный размер поверхности  отверстий под толкатели клапанов. Если же потребуется восстановить нормальный размер отверстий, то их развертывают на 5 мм больше и запрессовывают втулки, обеспечивая совпадение смазочных отверстий;ремонтируют поверхности под втулки, пальцы механической обработкой под ремонтный размер или методами напыления металла, гальваническим наращиванием, полимерными покрытиями, дополнительными ремонтными деталями с последующей механической обработкой до размера по рабочему чертежу.

Один из основных дефектов блоков цилиндров — износ гнезд  коренных подшипников.

Износ, овальность и конусность поверхностей отверстий под вкладыши коренных подшипников проверяют  индикаторным нутромером при затянутых  гайках крепления крышек подшипников. Овальность и конусность допускается не более 0,02 мм.

Износ и несоосность отверстий  под вкладыши коренных подшипников  можно установить специальным приспособлением конструкции НИИАТ (рис. 4.28). Принцип действия его заключается в том, что скалка 2 с помощью втулок J фиксируется в гнездах вкладышей коренных подшипников. На скалке располагают (последовательно при вводе в гнезда) индикаторы для контроля каждого отверстия. Рычаг 1 индикаторных устройств вводят в измеряемое отверстие, устанавливают на нуль и закрепляют на скалке. При вращении скалки отклонения стрелок индикаторов покажут удвоенное отклонение от соосности каждого отверстия.

Ремонт распределительного вала.Характерные неисправности распределительного вала, проявляющиеся в процессе работы, — биение опорных шеек вала, износ опорных шеек, кулачков и шпоночной канавки. Радиальное биение проверяют индикатором на валу, установленном крайними шейками в призмы (при расположении призм необходимо учитывать разность диаметров крайних шеек). При радиальном биении шеек, превышающем допустимое значение, вал необходимо править.

Опорные шейки шлифуют  под ремонтный размер. Перед обработкой проверяют и, если необходимо, устраняют прогиб вала на прессе правкой. Опорные шейки шлифуют в центрах круглошлифовального станка 3A-433 электрокорундовыми кругами зернистостью 46...60 и твердостью СМ. Овальность и конусность поверхности шеек после ремонта допускаются не более 0,03 мм. Шероховатость не более R_a = 0,63 мкм. При значительном износе опорных шеек их наплавляют вибродуговым способом или проводят железнение и затем шлифуют под чертежный размер.Кулачки вала изнашиваются по высоте на рабочем участке профиля.

Выбраковочный параметр при  ремонте кулачков — их высота от затылка до вершины.

Заслуживает внимания ремонт кулачков методом электроконтактной пайки пастообразным припоем. Способ ремонта заключается в нанесении припоя на изношенную поверхность кулачка с целью восстановления его профиля до чертежного. Для этого используют припои марок ПГ-СР. При этом ПГ-СР2 применяют для получения поверхностного слоя с твердостью < 45 HRC₃, ПГ-СРЗ — для поверхностей с большей твердостью.Состав пастообразного припоя формируется на 90 % (по объему) из порошкообразного припоя марки ПГ-СР с размерами частиц 40...60 мкм и 10 % консистентного связующего, состоящего из солидола и вазелина (60 и 40 % по объему). Размер частиц 40...60 мкм является оптимальным для получения качественного паяного слоя. При размере частиц порошкообразного припоя менее 40 мкм образуется пылевидная смесь, которая при добавлении связующего неравномерно перемешивается с ним, что снижает качество паяного слоя. При размере частиц более 60 мкм поверхностный слой получается прерывистым и неравномерным.

Перед восстановлением кулачков распределительный вал тщательно очищают от загрязнений. Затем сопоставляют размеры чертежного и изношенного кулачков с целью определения количества пастообразного припоя, необходимого для восстановления исходного профиля.

После этого изготавливают  формирующую стальную ленту 1 (рис. 4.65), ширина которой равна ширине кулачка. Опытным путем установлено, что для обеспечения формирования качественного паяного слоя на восстанавливаемой поверхности толщина стальной ленты должна быть 0,5...0,7 мм. На поверхность наносят пастообразный припой. Смесь располагают в средней части ленты выступающим массивом 2, а на участках ленты между ее средней частью и концами — тонким слоем J толщиной 30...50 мкм.

При толщине слоя смеси  менее 30 мкм в паяном слое могут  возникать «лыски» при приложении давления от дисковых электродов 1 (рис. 4.66) вследствие выдавливания припоя из пространства между кулачком 2 и лентой. При толщине слоя более 50 мкм увеличивается расход смеси, а качество паяного шва ухудшается из-за неполного расплавления припоя.                                                                                                                   Ленту с нанесенным припоем устанавливают на изношенный кулачок 2 таким образом, чтобы массив смеси 4 заполнил изношенную зону кулачка. Концы ленты сваривают с образованием шва. К наружной поверхности ленты подводят дисковые электроды и прижимают (см. рис. 4.66) с усилием сжатия (?сж ⁼ 800 Н. На дисковые электроды от трансформатора Т_р подают напряжение 3,5...4,5 В, обеспечивающее силу тока 5000...6000 А. Кулачок приводят во вращение с переменной скоростью, пропорциональной отношению r/R (см. рис. 4.64). Широкие поверхности восстанавливают по винтовой линии с продольным перемещением кулачка. Скорость вращения и перемещения кулачка выбирают, исходя из условия перекрытия паяных швов на 30...40 %. Обкатывание кулачка 2 (см. рис. 4.66) дисковыми электродами 1 производят до полного затвердевания припоя при одновременном жидкостном охлаждении зоны контакта между электродами и лентой.После восстановления кулачок шлифуют до полного удаления формирующей стальной ленты.

Ремонт головки  блока цилиндров. Головка блока цилиндров является ответственной и сильнонагруженной деталью двигателя — на ней устанавливают детали газораспределительного механизма, близко друг к другу располагают камеры сгорания, каналы впуска воздуха и выпуска отработавших газов, полости системы охлаждения, каналы подвода и отвода масла. От работы этой части двигателя во многом зависит его ресурс, и наоборот, неисправности других деталей и систем двигателя часто становятся причиной появления неисправностей самой головки блока цилиндров.

Как правило, головки цилиндров  изготавливают из алюминиевого сплава и крепят их к блоку цилиндров болтами. В головке блока цилиндров запрессованы направляющие втулки и вставные седла клапанов. На головке цилиндров расположены впускные и выпускные клапаны.

Наиболее часто встречающиеся  в эксплуатации неисправности головок  — деформации вследствие перегрева  двигателя, износ направляющих втулок клапанов, ослабление посадки или разрушение седел клапанов, срыв или износ резьбы и другие дефекты.

Обычно допуск неплоскостности  поверхности головки, прилегающей к блоку, составляет 0,15 мм на всей длине и 0,05 мм на длине 100 мм.

При наличии коробления, превышающего указанные значения, поверхность головки подвергают фрезерованию или шабрению. При фрезеровании надо помнить, что уменьшить объем камеры сгорания можно не более чем на 1,5 см³.

В процессе фрезерования или  шабрения набором щупов на контрольной  плите или при помощи лекальной  линейки необходимо определять отклонение от плоскостности.

К дальнейшей эксплуатации непригодны головки цилиндров, имеющие  пробоины и трещины в зоне камеры сгорания, течь охлаждающей жидкости через отверстия для болтов крепления головки к блоку.

Трещины в рубашке охлаждения, прогары по перемычкам между камерами сгорания, разрушения под действием коррозии ликвидируют сваркой в среде аргона с последующей зачисткой следов сварки в камере сгорания и восстановлением размеров.

Поврежденные резьбовые  внутренние поверхности отверстий  восстанавливают спиральными резьбовыми вставками. При этом фаски в отверстиях для вставок и выступание наружу первого витка вставки не допускаются.

Основная неисправность  направляющих втулок в процессе эксплуатации двигателей — их износ, вызывающий нарушение уплотнения стержня клапана, увеличение расхода масла и повышенный шум механизма газораспределения. Направляющие втулки заменяют новыми или ремонтных размеров с уменьшенным внутренним диаметром. Отверстия втулок под чертежный или ремонтный размер стержня клапана развертывают так, чтобы зазор в соединении соответствовал техническим требованиям. Например, у двигателей ЯМЗ-2Э8НБ и СМД-62 зазор в соединении втулка- стержень у впускного клапана должен быть 0,035...0,074 мм, а у выпускного — 0,07...0,114 мм.

В отдельных случаях изношенную поверхность отверстия втулки восстанавливают с помощью специального приспособления — роликовой раскатки (роллера). Приспособление состоит из трех основных частей — направляющей, корпуса и твердосплавного ролика. Гнездо для ролика в корпусе имеет небольшой угол наклона, что позволяет при вращении приспособления ввинчивать его во втулку. Ролик вдавливает отверстие после обработки  во внутреннюю поверхность втулки и продавливает в ней винтовую канавку. Указанные приспособления выпускаются для диаметров втулок 7; 8; 8,5; 9; 10 и 11 мм. После обработки втулки роликом отверстие необходимо развернуть в чертежный размер разверткой, в результате чего гребешки у винтовой канавки сглаживаются, образуя опорный пояс (рис. 4.58, б). Описанный способ ремонта имеет ряд преимуществ, основные из которых — простота, высокая производительность и низкая стоимость. Помимо этого улучшаются условия смазки стержня клапана, так как в винтовой канавке удерживается масло. Металл, деформированный роликом, получает некоторое упрочнение (нагартовку), что совместно с улучшенной смазкой в определенной степени компенсирует уменьшение площади опорной поверхности втулки. В то же время данный способ имеет недостатки, которые ограничивают его применение. Практика его использования для ремонта втулок многих моделей двигателей показала, что несмотря на улучшение смазки стержня и упрочнение поверхности ресурс отремонтированных втулок в 1,5...2 раза уступает новым. При износе более 0,1...0,15 мм данный способ ремонта неприменим, так как ролик не может «поднять» поверхность на требуемый для образования площадок размер. Нельзя использовать раскатывание для втулок из твердых материалов, например из отбеленного чугуна, закаленной стали или металлокерамики. Попытки раскатывания таких втулок могут привести к поломке приспособления.

Обработанное отверстие  во втулке клапана используют в качестве технологической базы при фрезеровании или зенковании клапанных гнезд для получения необходимой соосности отверстий втулки и гнезда клапана.

Изношенные клапанные  гнезда в головках цилиндров обычно обрабатывают конусными фрезами  с последующей притиркой в  сборе с клапанами. Гнезда последовательно  фрезеруют черновыми фрезами с углом наклона режущей части, как показано на рисунке.

Черновые фрезы с углом 15 и 75° применяют для создания необходимых размеров рабочей части фаски. Черновой фрезой с углом 45° рабочую фаску обрабатывают до получения ровной поверхности. Окончательную рабочую фаску обрабатывают чистовой фрезой (45°) до получения гладкой, чистой поверхности.

После обработки ширина фаски  гнезда должна соответствовать значениям, указанным в таблице.

Предельный (выбраковочный) диаметр гнезда в головке цилиндров определяют по утопанию тарелки клапана чертежного размера или калибра относительно плоскости голоазверткой в размер стержня клапана; 1 — ролик из твердого При текущем ремонте допускается утопание тарелки впускных клапанов двигателей ЯМЗ-240Б, ЯМЭ-238НБ, А-01М, А-41 на 2,7 мм, выпускных — 3,2 мм; впускных СМД-62, СМД-34, СМД-72 — 2,8 мм, выпускных — 3 мм; впускных Д-240 — 3,5 мм, Д-65 - 2,5 мм, Д-37-3,5 мм; впускных СМД-1, СМД-19, СМД-20 — 3,2 мм, выпускных —3.5мУ большинства двигателей вставные седла изготовлены из специального чугуна. При большом износе фаски седла выпрессовы- вают из головки с помощью специальных съемников. Если износ отверстий в головке под седло клапана невелик, то в них устанавливают новые седла чертежного размера. Если же он без расточки превышает допустимое значение, то гнездо сначала растачивают под ремонтный размер, а затем запрессовывают седло ремонтного размера с увеличенным наружным диаметром. Так, для двигателей типа ЯМЗ предусмотрено три ремонтных размера седел с диаметром поверхности под посадку в гнездо: 54,5^75> 56,5^75 и

Отверстия под седла в  головке цилиндров растачивают  под размеры 54,5^+0>03, 56,5^+0,03 и 62,5⁺⁰'⁰³ мм на радиально-сверлильном станке с применением кондуктора так, чтобы натяг находился в пределах 0,045—0,075 мм.

Для запрессовки седел  головку цилиндров нагревают  до температуры 90 °С. Седла охлаждают в жидком азоте. Для запрессовки необходимо использовать специальную оправку, обеспечивающую центрирование седла и исключающую его перекос при запрессовке. После запрессовки проверяют качество ремонта, используя щуп толщиной 0,05 мм. Он не должен проходить между торцом седла и головкой.

Ремонт клапанов. При эксплуатации двигателя возникает целый ряд неисправностей, связанных с дефектами клапанов. Наиболее часто встречаются износы фаски, стержня и торца клапана, нередки также случаи деформации стержня вследствие удара поршня по незакрывающемуся клапану (например, при обрыве ремня газораспределения, превышении максимальной частоты вращения и др.).