Технология ремонта шатуна автомобиля ВАЗ-2108

 

A 

ВАЗ 2108 

ВАЗ 21081 

 

B 

75,965 

76,975 

 

C 

75,975 

75,985 

 

D 

75,985 

75,995 

 

E 

75,995 

75,005 

 

 

 

В запасные части поставляются поршни номинального размера только трех классов: А, С  и Е. Этого достаточно для подбора поршня к любому цилиндру при ремонте двигателя, так как поршни и цилиндры разбиты на классы с некоторым перекрытием. Например, к цилиндрам классов В и D может подойти поршень класса С. На двигателе все поршни должны быть одной группы по массе, чтобы уменьшить вибрации из-за неодинаковых масс возвратно-поступательно движущихся деталей. Главное при подборе поршня обеспечить необходимый монтажный зазор между поршнем и цилиндром 0,025 - 0,045 мм. Кроме поршней номинального размера в запасные части поставляются и ремонтные поршни с увеличенным на 0,4 и 0,8 мм наружным диаметром. На днищах ремонтных поршней ставится маркировка в виде квадрата или треугольника. Треугольник соответствует увеличению наружного диаметра на 0,4 мм а квадрат на 0,8 мм. Поршневой палец 10 стальной, трубчатого сечения, запрессован в верхнюю головку шатуна и свободно вращается в бобышках поршня. По наружному диаметру пальцы сортируются на три категории через 0,004 мм соответственно категориям поршней. Торцы пальцев окрашиваются в соответствующий цвет: синий первая категория, зеленый вторая и красный третья. Поршневые кольца обеспечивают необходимое уплотнение цилиндра и отводят тепло от поршня к его стенкам. Кольца прижимаются к стенкам цилиндра под действием собственной упругости и давления газов. На поршне устанавливаются три чугунных кольца два компрессионных 7, 8 (уплотняющих) и одно (нижнее) маслосъемное 6, которое препятствует попаданию масла в камеру сгораний. Верхнее компрессионное кольцо 8 работает в условиях высокой температуры, агрессивного воздействия продуктов сгораний и недостаточной смазки, поэтому для повышения износоустойчивости наружная поверхность хромирована и для улучшения прирабатываемости имеет бочкообразную форму образующей. Нижнее компрессионное кольцо 7 имеет снизу проточку для собирания масла при ходе поршня вниз, выполняя при всём этом дополнительную функцию маслосбрасывающего кольца. Поверхность кольца для повышения износоустойчивости и уменьшения трения о стенки цилиндра фосфатируется. Маслосъемное кольцо имеет хромированные рабочие кромки и проточку на наружной поверхности, в которую собирается масло, снимаемое со стенок цилиндра. Внутри кольца устанавливается стальная витая пружина, которая разжимает кольцо изнутри и прижимает его к стенкам цилиндра. Кольца ремонтных размеров изготавливаются (так же, как и поршни) с увеличенным на 0,4 и 0,8 мм наружным диаметром. Шатун является стальным, обрабатывается вместе с крышкой, и поэтому они в отдельности невзаимозаменяемы. Чтобы при сборке не перепутать крышки и шатуны, на них клеймится номер цилиндра, в который они устанавливаются. При сборке цифры на шатуне и крышке должны находиться с одной стороны. Коленчатый вал 25 отливается из высокопрочного специального чугуна и состоит из шатунных и коренных шлифованных шеек. Для уменьшения деформаций при работе двигателя вал сделан пятиопорным и с большим перекрытием коренных и шатунных шеек. В теле вала просверлены каналы 14 для подачи масла от коренных шеек к шатунным. На заднем конце коленвала установлен маховик 24, отлитый из чугуна. На маховик напрессован стальной зубчатый обод. Технологические выводы каналов закрыты колпачковыми заглушками 26. Для уменьшения вибраций двигателя вал снабжен противовесами, отлитыми заодно целое с валом. Они уравновешивают центробежные силы шатунной шейки, шатуна и поршня, которые возникают при работе двигателя. Кроме того, для уменьшения вибраций коленчатый вал еще динамически балансируют, высверливая металл в противовесах [18].

 

Рис.4. Кривошипно-шатунный механизм двигателя ВАЗ 21081:

 

1. Крышка шатуна;

 

2. Болт крепления крышки шатуна,

 

3. Шатун: 4. Поршень;

 

5. Терморегулирующая пластина поршня;

 

6. Маслосъемное кольцо;

 

7. Нижнее компрессионное кольцо;

 

8. Верхнее компрессионное кольцо;

 

9. Разжимная пружина: 10. Поршневой  палец;

 

11. Вкладыш шатунного подшипника;

 

12. Упорные полукольца среднего  коренного подшипника;

 

13. Вкладыши  коренного подшипника;

 

14. Каналы  для подачи масла от коренного  подшипника к шатунному: 

 

15. Держатель  заднего сальника коленчатого  вала:

 

16. Задний  сальник коленчатого вала:

 

17. Штифт  для датчика ВМТ: 18. Метка (лунка)  ВМТ поршней 1-го и 4-го цилиндра;

 

19. Шкала  в люке картера сцепления: 

 

20. Метка  ВМТ поршней l-гo и 4-го цилиндров  на ободе маховика;

 

21. Шайба  болтов крепления маховика:

 

22. Установочный штифт сцепления:

 

23. Зубчатый  обод маховика:

 

24. Маховик; 

 

25. Коленчатый  вал; 

 

26. Заглушка  масляных каналов коленчатого  вала;

 

27. Передний  сальник коленчатого вала (запрессован  в крышку масляного насоса);

 

28. Зубчатый шкив привода распределительного  вала;

 

29. Шкив привода генератора:

 

30.А. Маркировка категории поршня  по отверстию для поршневого  пальца:

 

31.В. Маркировка класса поршня  по наружному диаметру;

 

32.С. Маркировка ремонтного размера  поршня,

 

33. D. Установочная метка; 

 

34.I. Метки для установки момента  зажигания; 35. II. Маркировка крышек  коренных подшипников коленчатого  вала (счет опор ведется от  передней части двигателя).

Глава 2. Технология ремонта шатуна автомобиля ВАЗ-2108

 

 

2.1 Технология восстановительного ремонта шатуна

 

Краткое описание назначения, устройства, условий работы и краткое описание технологии ремонта шатуна.

 

Рис.5. Шатун.

 

Шатун (рис.5) изготовлен из стали 40Н2МА (ГОСТ 4543-71), а крышка из стали 40Х (ГОСТ 4543-71). Нижняя головка имеет косой разъем под углом 55° ± 30' к продольной оси. Шатун соединен с крышкой двумя болтами, ввернутыми в резьбовые отверстия тела шатуна. Фиксация шатуна и крышки осуществляется по шлицам и фиксирующему пояску на одном из шатунных болтов. Очень важно для работы шатунных болтов и вкладышей плотное сопряжение шлицов, поэтому грязь, заусеницы и забоины на шлицах не допускаются. Шатун с крышкой составляют комплект, одна из деталей которого не может быть заменена деталью другого комплекта. Перед сборкой шатуна резьбу болтов смазывают графитной смазкой. Затяжку начинают с длинного болта тарированным ключом крутящим моментом 20 - 22кгс-м.

 

На шатуне и крышке вблизи стыка  наносятся метки спаренности  шатуна с крышкой. В нижней головке  шатуна имеется отверстие диаметром 93 + 0'021 мм под вкладыши подшипников, в верхней головке - отверстие диаметром 56 + 0'03 мм под бронзовую втулку. Внутренняя поверхность втулки окончательно обработана до диаметра 50+0.040 мм после запрессовки в отверстие верхней головки шатуна, при всём этом колебание размера для одного шатуна должно быть не более 0,004 мм.

 

В процессе эксплуатации двигателя  у шатунов могут возникать  следующие неисправности: изгиб  и скручивание, износ отверстий  в нижней головке и бронзовой  втулке.

 

Шатуны с указанными неисправностями восстанавливают. Шатуны, имеющие трещины любого размера и расположения, а также отклонение торцов верхней и нижней головок от положения в одной плоскости более чем на 1,0 мм, выбраковываются. Проверка на отсутствие трещин осуществляется на магнитном дефектоскопе в магнитном поле при силе тока 800 А.

 

Бронзовую втулку из верхней головки  выпрессовывают при износе отверстия  во втулке более 50,08 мм или при ослаблении посадки втулки.

 

Для ремонта устанавливают крышку на шатун и крепят болтами. Окончательную затяжку болтов крутящим моментом 20 - 22 кгс-м производят на приспособлении.

 

Шатун торцом нижней головки устанавливают  на площадку пленки, головку болта  крепления крышки шатуна вставляют  в головку приспособления и включают электродвигатель 3. В момент затяжки болта с усилием 20 - 22 кгс-м реактивные силы поднимают правый конец планки с грузом вверх; планка нажмет на концевой выключатель б, который выключит электродвигатель. Затяжку второго болта производят в том же порядке.

 

Погнутые шатуны с кривизной, не превышающей 1,0 мм на длине шатуна, допускается исправлять обработкой торцов верхней головки шатуна. Правка шатуна не допускается.

 

Торец верхней головки обрабатывают с двух сторон в размеры. Внутренний диаметр нижней головки шатуна проверяется после контрольной затяжки шатунных болтов моментом 20 - 22 кгс-м. Предельно допустимый диаметр - до 92, 98 - 93,05 мм, если среднее арифметическое диаметров в плоскости стыка и сечении, перпендикулярном стыку, не выходит за пределы 93,00 - 93,021 мм.

 

Рис 6. Приспособление для расточки отверстий в головке шатуна: 1 - прижим; 2, 14 - съемные пальцы; 3 - накидная гайка; 4 - планка; 5, 15 - установочные втулки; 6, 10 - съемные приставки; 7 - палец  срезанный; 8, 18 - направляющие втулки; 9, 12 - конусные шайбы; 11 - при хват; 13 - болт; 16 - установочный палец; 17 - упор; 19 - корпус.

 

Восстановление отверстия в  нижней головке шатуна производят осталиванием. Предварительную расточку отверстия  до диаметра 93,6 мм под осталивание  и окончательную расточку до диаметра 92,96+0'035 мм производят на алмазно-расточном станке модели 2705 в специальном приспособлении (рис.4).

 

Для расточки отверстия в нижней головке шатуна на корпус 19 устанавливают  съемную приставку 6 установочной втулки 5 в базовое отверстие диаметром 130+0'04 мм. На приставку 6 устанавливают шатун отверстием в верхней головке на палец 7, а торцом нижней головки на торец втулки 5 фиксируют отверстие нижней головки относительно оси шпинделя станка съемным пальцем 2. Устанавливают прижимную планку 4, крепят шатун в приспособлении накидной гайкой 3, вынимают съёмный палец 2 и растачивают отверстие. Расточку отверстия после осталивания производят за два прохода. Предварительно растачивают отверстие до диаметра 92,4 мм резцом с пластинкой из твердого сплава Т5КЮ (частота вращения расточной головки 372 об/мин, подача головки - 0,23 мм/об). Окончательно растачивают отверстие до диаметра 92,96+0>034 мм резцом с пластинкой из твердого сплава Т30К4 (частота вращения расточной головки - 520 об/мир, подача - 0,1 мм/об). После расточки отверстие в нижней головке шатуна хонингуют в размер 93+0'021 мм.

 

Кроме процесса осталивания отверстия  нижней головки шатуна, в последнее  время разработан способ газопорошковой наплавки, заключающийся в том, что  самофлюсующийся порошок ПГ-ХН80СР2 (РТУ УССР 1179-67) наносится на восстанавливаемую поверхность посредством ее подачи через пламя ацетилено-кислородной горелки специальной конструкции, использующей эффект эжекции (тип горелки ГАЛ-2-68).

 

Химический состав порошка ПГ-ХН80СР2: углерод - 0,3-: 0,6%, кремний - 1,5-3,0%, железо - 4,5-5,0%, хром - 12 - 15%, бор - 1,5-2,5%, никель - 80,2-73,9%.

 

Порошок выпускается Торезским  заводом твердых сплавов Министерства цветной металлургии.

 

Перед нанесением - порошковой композиции шатун должен быть собран с нижней крышкой; болты крепления крышки шатуна затянуть моментом 20-22 кгс-м.

 

Рис.7. Хонинговальная головка: 1 - гидроцилиндр; 2 - опорная втулка: 3 - установочный палец; 4 - планка; 5 - колодка хонинго-вальной  головки; 6 - алмазные бруски; 7 - поводок; в - чека; 9 - стержень; 10 - толкатель; 11 - корпус головки: 12 - разжимной конус; 13 - планка: 14 - прижимная втулка; 15 - шатун; 16 - корпус.

 

При наплавке поверхности отверстия  в самом шатуне стержень, его нужно  охлаждать путем погружения в воду по головку. При наплавке отверстия в крышке шатуна охлаждение не требуется. Толщина наплавленного слоя - 0,1 мм. Твердость наплавленной поверхности - HRC 35-40. Трудоемкость наплавки - 7-10 мин на один шатун.

 

После наплавки отверстие нижней головки шатуна хонингуют до получения номинального размера 93+0>021 мм. Хонингование отверстия в нижней головке шатуна после расточки или наплавки. производят на вертикально-хонинговальном станке модели ЗМ82-в приспособлении, показанном на рис.5. Хонинговальную головку крепят в патроне, который устанавливают в шпиндель станка. Привод механизма разжима брусков встроен в шпиндельную бабку станка. Поступательное движение от привода передается толкателю 10 и через поводок 7 разжимному конусу 12. Последний, воздействуя на планки 13, разжимает колодки 5 с алмазными брусками 6. Хонингуют отверстие предварительно до диаметра 92,99+°>021 мм алмазными брусками марки 2768-0103-Г-АСР 100/8Q-50M-73 (ГОСТ 16606-71) при удельном давлении брусков 4-6 кгс/см2 и окончательно до диаметра 93+0>021 мм алмазными брусками марки 2768-0103-1-АСМ 28/20-50М-73 (ГОСТ 16606-71) при удельном давлении брусков 3-5 кгс/см2. Хонинговальная головка должна делать 88 двойных ходов в минуту при 88 об/мин шпинделя станка. При ослаблении посадки или провороте бронзовой втулки отверстие в верхней головке после выпрессовки втулки растачивают под ремонтный размер 56,25 мм. Расточку отверстия под ремонтную втулку и во втулке под поршневой палец производят на алмазно-расточном станке модели 2705 в приспособлении.

 

С корпуса 19 приспособления снимают  съемную приставку, 6, а на ее место  устанавливают съемную приставку 10 и крепят болтами. На приставку  устанавливают шатун, базируя отверстием в нижней головке на установочный палец 16 и упор /7, фиксируют отверстие верхней головки относительно оси шпинделя станка съемным пальцем 14, крепят шатун в приспособлении болтом 13 и вынимают съемный палец 14. Растачивают отверстие до диаметра 56,25+0'03 мм под ремонтную втулку резцом с пластинкой из твердого сплава Т30К4 при 860 об/мин расточной головки и подаче 0,1 мм/об. Шероховатость поверхности после обработки Ra = 1,25 мкм.

 

В расточенное отверстие запрессовывают ремонтную втулку (Рис.6), изготовленную  из бронзы БрОЦС 5-5-5 (ГОСТ 61.3-65).

 

 Рис.8. Ремонтная втулка верхнее головки шатуна

 

Наружный диаметр Д втулки для  расточенного на ремонтный размер отверстия  в шатуне должен быть 56,25

 

Бронзовую втулку запрессовывают с  натягом 0,05-0,12 мм заподлицо с торцом шатуна, совместив масляные отверстия  во втулке и шатуне. Перед запрессовкой втулку охладить до температуры минус 50°С в специальном контейнере с сухим льдом.

 

 

Рис.9. Приспособление для контроля шатуна: 2, 6 - индикатор; 3 - основание; 4 - корпус; 5 - стойка; 7 - упор; 9 - базовый  палец; 10 - установочный палец; U - скоба

 

 Расточку отверстия в бронзовой  втулке до диаметра 50 4+0°. Шероховатость  поверхности после расточки равна  0,32 мкм. Перед мойкой масляный  канал в шатуне прочищают шомполом. Промывают шатун в моечной  машине и обдувают сжатым воздухом.

 

Изгиб, скручивание шатуна, расстояние между осями отверстий верхней  и нижней головок проверяют на контрольном приспособлении.

 

Настройку индикаторов, установленных  на приспособлении, производят по эталону. В верхнюю головку шатуна вставляют  установочный палец 10, надевают шатун отверстием нижней головки на базовый палец 9 и кладут выступающими поверхностями установочного пальца 10 на упор 7.

 

Непараллельность осей отверстий  верхней и нижней головок не должна превышать 0,04 мм на длине 100 мм.

 

Оси отверстий должны лежать в одной плоскости, отклонение не более 0,03 мм на длине 100 мм.

 

Расстояние между осями должно быть 280±0,03 мм. Контроль отверстий (диаметр 50^0^° mm и диаметр 93+0'021 мм) производят индикаторным нутромером. Шероховатость  поверхностей в отверстиях головок - а = 0,63 мкм торцов а=1,25 мкм. Проверяют совпадение отверстий во втулке и шатуне.

 

Таблица 2.

 

Анализ дефектов детали и требований, предъявляемых к отремонтированной  детали.

 

Номер дефекта 

Название

 

дефекта 

Метод или прибор контроля