Характерные дефекты и способы их устранения у типовых деталей

Стержень клапана должен быть прямолинейным. Проверку на прямолинейность проводят с помощью индикатора на призмах (рис. 4.61, а). Допуск на отклонение от прямолинейности стержня клапана равен 0,015 мм на 100 мм длины. Торцовое биение рабочей поверхности фаски клапана относительно оси стержня проверяют специальным приспособлением (рис. 4.61, б). Допуск торцового биения рабочей поверхности фаски клапана не должен превышать 0,03 мм. При износе диаметра стержня клапана более 0,015 мм клапан следует заменить.

При обнаружении износа или  при наличии раковины или риски на рабочей фаске клапан шлифуют. Рабочие фаски клапанов можно шлифовать на специальном настольном шлифовальном станке модели 2178 или на круглошлифовальном станке с креплением клапана в цанговом патроне (рис. 4.62). Конструкция станка позволяет устанавливать клапан под требуемым углом к шлифовальному кругу. Фаску впускного клапана шлифуют под углом 30° (относительно горизонтальной оси), выпускного — под углом 45°. Шлифовальный станок позволяет также при износе торца стержня клапана выполнять его шлифование.

Фаска клапана может быть отшлифована (обработана) с помощью специального приспособления, схема которого приведена на рисунке 4.63. Приспособление имеет резцовую головку и направляющие для центрирования клапана по стержню.Стержень клапана с небольшим износом шлифуют на уменьшенный размер, а предельно изношенный восстанавливают электролитическим хромированием или железнением.

Железнение стержня ведут  на подвеске в электролите состава: хлорид железа 300...500 г/л, соляная кислота 2...3 г/л. Плотность тока 15...20 А/дм². Принят асимметричный ток с изменением коэффициента асимметрии от 1,3 до 6.

Перед сборкой головки  цилиндров клапанную пару притирают  на станках ОПР-1841 или с помощью  приспособлений ОПР-1334А, ОПР-2213. Перед  притиркой фаски клапанов и гнезд  смазывают тонким слоем пасты. Рекомендуются  следующие пасты: состав I (карбид бора М40—10%, микрокорунд М20 — 90%); состав II (электрокорунд зернистый — 87 %, парафин — 13 %). Состав готовят на дизельном масле. Притирают до получения кольцевой матовой поверхности на фаске седла и клапана. У клапана кольцевой матовый поясок располагают посредине фаски тарелки, и он имеет ширину 1,5...2,5 мм.

По окончании притирки клапанные гнезда и клапаны промывают керосином до полного удаления абразивной притирочной пасты и проверяют качество их обработки. Собирают клапанную группу и заливают керосин в газораспределительные каналы. У хорошо притертого клапана не должно быть подтекания керосина из-под тарелки в течение 3 мин. Герметичность клапанных пар можно также проверить с помощью специальных пневматических приспособлений.

Ремонт шатунов. Для перевода возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение коленчатого вала двигателя служат шатуны. Для обеспечения жесткости и прочности шатуны изготавливают из углеродистых и легированных сталей марки 45, 45Г2, 40Г, 40Х и др. Твердость материала шатунов 228...268 НВ.

В процессе работы шатуна происходят изгиб и скручивание его стержня, износ отверстий верхней и  нижней готовок, износ опорных поверхностей. Основные дефекты шатунов, коэффициенты их повторяемости и основные способы устранения дефектов приведены в таблице.

Изгиб и скручивание шатунов определяют с помощью индикаторного приспособления КИ-724. Сначала настраивают индикаторы 2 и 5 (рис. 4.54). Затем в верхнюю головку шатуна устанавливают разжимную втулку 9 и фиксируют ее конусами 8 и 10. Шатун, поставленный на призму 7, смещают до ее упора в плиту 3 и закрепляют. Призму 7 с индикаторами 2 и 5 размещают на оправке 6 и передвигают до соприкосновения ее упоров с плитой 3. По отклонению стрелки индикатора 2 определяют изгиб шатуна. Призму 7 поворачивают на 180° и по отклонению стрелки индикатора 5 определяют скручивание шатуна.

Рассмотрим последовательность операции правки шатуна, имеющего деформацию в двух плоскостях, и скручивание стержня:

предварительная правка в  плоскости, параллельной отверстиям. Опоры на плоскость — через подкладки у верхней и нижней головок, усилие от домкрата — между подкладками (рис. 4.55, а);правка в плоскости, перпендикулярной отверстиям, с опорой на нижнюю головку и подкладку около верхней головки;

Для шатунов подавляющего большинства бензиновых двигателей эта операция может быть выполнена  в тисках с помощью рычага длиной 0,5... 1 м;окончательная правка в плоскости, параллельной отверстиям. Это наиболее сложная и кропотливая операция, требующая больших затрат времени. Перед этой операцией шатун часто имеет смещение верхней и нижней головок, которое исправляют по схеме, показанной на рисунке.

После правки шатуна восстанавливают  его нижнюю головку следующими способами: шлифование плоскости разъема с  последующим растачиванием отверстия; железнение; электроконтактная приварка стальных полуколец; припайка стальных полуколец; нанесение полимерных композиций; наплавка и др.

Неравномерное изнашивание  нижней головки применяют для  восстановления шатунов методом  шлифования. Для этого опорные поверхности стержня и крышки шатуна шлифуют в специальном приспособлении, создавая необходимый припуск для последующего растачивания отверстия. Затем отверстие растачивают до чертежного размера.

Этот способ прост и  доступен. Однако при его использовании  уменьшается межосевое расстояние шатуна, в результате чего снижаются  степень сжатия и мощность двигателя. Техническими требованиями на ремонт двигателей запрещено уменьшение межосевого расстояния шатунов. При первом восстановлении шатуна такое расстояние можно восстановить за счет эксцентричной расточки втулки верхней головки. Но при повторном восстановлении этого достичь уже невозможно. Кроме того, шатуны со шлицевым разъемом восстановить рассмотренным способом нельзя.

Железнение достаточно широко применяют для восстановления нижней головки шатуна.

Режим железнения: температура  электролита 70...8СГС, плотность тока 15...20 А/дм². Загруженные в ванну шатуны прогревают в течение 0,5... 1 мин без электрического тока, затем подают ток из расчета 2...3 А/дм². Покрытие осаждается в течение 3...5 мин. Затем постепенно на протяжении 10... 15 мин повышают плотность тока до необходимого значения и осаждают покрытие до требуемой толщины. Шатуны после железнения промывают в горячей воде и пассивируют в растворе, содержащем 50 г/л нитрата натрия и 30 г/л технического уротропина, при температуре 60...70°С в течение 1...2 мин, после чего опять промывают в горячей воде.

Восстановление отверстий  нижних головок шатунов контактной приваркой или пайкой стальной ленты не получило широкого распространения из-за отсутствия серийно выпускаемого оборудования и его высокой стоимости. Эффективно использование полимерных композиций. Для восстановления отверстий нижних головок шатунов предложена полимерная композиция, состоящая из 1... 1,5 массовой части бронзовой пудры, 15...20 частей талька и 100 частей анаэробного герметика «Анатерм-бВ». Твердость после полимеризации 140...160 НВ.

Иногда отверстие нижней головки восстанавливают газопламенной наплавкой с использованием самофлюсующегося порошка ПГ-ХН8СР2 или другими способами наплавки.

Верхнюю головку шатуна рекомендуется  растачивать до ремонтного размера с последующей запрессовкой втулки, увеличенной по наружному диаметру.

После запрессовки втулку растачивают, оставляя припуск 0,03...0,05 мм под развертывание или раскатывание. После растачивания во втулке зенкуют фаски 0,5x45° на вертикально-свер- лильном станке 2А135 зенковкой в приспособлении. Затем раскатывают втулки на вертикально-сверлильном станке 2А135 роликовой раскаткой в приспособлении. При этом значительно увеличивается износостойкость втулок. Восстановленные шатуны контролируют и комплектуют по размерным группам и массе.

Внутренний диаметр втулки верхней головки шатуна восстанавливают методом холодного пластического деформирования — обжатием или осадкой. При обжатии внутренний и наружный диаметры детали уменьшаются. Далее наружную поверхность омедняют или приваривают к ней стальную ленту электроимпульсной контактной приваркой. Осадку выполняют с помощью приспособления на гидравлическом прессе.

Восстановление  поверхностей зубчатых колес.Зубчатые колеса изготавливают из легированных сталей (40Х, 25ХГТ, 20ХНМ и др.). Для получения высокой поверхностной твердости зубьев (до HRC₃ 50...60) их подвергают термической и химико-термической обработкам. Зубчатые колеса работают в условиях больших динамических нагрузок. Их зубья испытывают одновременное воздействие изгибающих моментов и контактных напряжений, подвергаются ударным нагрузкам, а при загрязнении смазочного материла — гидроабразивному изнашиванию. Изнашивание зубьев резко усиливается при перекосе и непараллельности валов.

Дефекты зубчатых колес (шестерен) — износ зубьев по толщине и длине (непостоянное зацепление), выкрашивание, скалывание и поломка зубьев. Шестерни с предельно изношенными зубьями, имеющие обломы, сколы, трещины, выбраковывают. Износ зубьев по толщине определяют штангензубомером или шаблоном, а по длине — штангенциркулем. Допускается износ зубьев по толщине 0,2...0,5 мм и выкрашивание цементированного слоя на двух несмежных зубьях не более 1/4 их длины или на двух смежных зубьях — меньше 1/5 их длины. При большем износе шестерни выбраковывают. В шестернях машин выкрашивание цементированного слоя не допускается.

Для восстановления зубьев разработано и опробовано несколько вариантов технологий, которые можно объединить в следующие группы:

замена части детали;автоматическая наплавка без последующей термообработки; автоматическая наплавка с последующей  термообработкой; пластическое деформирование.

Замену части  детали применяют при ремонте зубчатых колес или их блоков, когда один из венцов блока сильно изношен, а остальные имеют допустимые износы и нецелесообразно выбраковывать дорогостоящую деталь. В этом случае изношенный венец удаляют. Затем изготавливают новый зубчатый венец из стали той же марки, что и восстанавливаемая деталь, напрессовывают его на проточку и приваривают или стопорят винтами. Если изношен венец, приклепанный к ступице, то его заменяют, срезая заклепки.

Наплавка в ее различных вариантах получила наибольшее при менение при восстановлении зубчатых колес. Разработаны способ и оборудование для автоматической наплавки торцов зубьев высокоуглеродистой проволокой Нп-65 диаметром 1,8...2 мм под слоем флюса АН-60 с принудительным формированием слоя в охлажда емой водой медной форме. При этом сохраняются не- изношенные рабочие поверхности зубьев. За счет высокой скорости наплавки, максимального снижения тепловой мощности дуги, интенсивного отвода теплоты в наплавочную форму и тело зубчатого колеса обеспечиваются закалка наплавленного металла и минимальное термическое влияние на материал зубьев, что исключает необходимость термической обработки.

Наплавленную часть зубьев шлифуют по длине (торцу) и окружности выступов, а затем электрохимическим способом закругляют их торцы и обрабатывают по толщине. По описанной технологии восстанавливают зубчатые колеса с износом торцов до 4 мм. При износе зубьев по длине более 4 мм после электрохимического закругления их торцов наплавленную часть зубьев шлифуют по боковым поверхностям.

Разработана наплавка торцов зубьев с последующей термообработкой. Наплавляют зубья ленточным электродом из стали У8А под слоем флюса АН-348А. После наплавки венец отпускают, нагревая ТВЧ до температуры 730...750 °С и выдерживая в подогретом песке. Затем обтачивают венец по вершинам и торцам зубьев, нарезают зубья, тщательно совмещая зубонарезной инструмент с впадинами между зубьями, закругляют торцы зубьев и шевингуют наплавленную часть. После механической обработки их закаливают с охлаждением в масле до твердости HRC₃ 58...60.

Разработаны способы восстановления зубчатых колес пластическим деформированием, при котором износ зубьев и шлицев компенсируют за счет пластического перемещения предварительно нагретого металла с нерабочих участков на изношенные. Зубчатое колесо нагревают до температуры 1100... 1200 °С в нейтральной среде (соляной ванне), укладывают в матрицу штампа и прессуют под прессом или молотом, выдавливая на нерабочей части кольцевые канавки и перемещая металл к изношенным поверхностям. Затем деталь отжигают в шахтной печи, обтачивают торцы, шлифуют по наружному и внутреннему диаметрам, обрабатывают шлицы протяжкой, фрезеруют, закругляют и шевингуют зубья. После этого зубчатое колесо подвергают цементации, закалке в масле и отпуску.

Важная операция для зубчатого  зацепления при сборке — правильность зацепления, которую определяют по пятну контакта. Для этого на рабочие поверхности нескольких зубьев ведомого конического колеса наносят тонкий слой масляной краски. Притормаживая рукой ведомое зубчатое колесо, поворачивают ведущее колесо в обе стороны. По образовавшимся пятнам контакта судят о характере зацепления зубчатых колес (табл. 4.1). Зазор, например в зацеплении главной передачи, должен быть 0,2...0,4 мм, а пятно контакта таким, как показано в таблице.

Восстановление  поверхностей упругих элементов.К упругим элементам относятся плоские, стержневые и витые детали в виде пружин, рессорных листов и торсионов. Наибольшее количество таких элементов приходится на пружины, которые применяют во многих механизмах (клапанном механизме двигателя, сцеплении, топливном насосе высокого давления, бензонасосе, карбюраторе и др.). Рессорные листы и торсионы работают в подвесках транспортных средств. Материал упругих элементов - стали 60С2А, 60СА, 60С2ГФ, 65Г, 50ХГФ, 50ХФА. Характерное повреждение упругих элементов — утрата жесткости.