ТЕМА 2.9. Техническое обслуживание и текущий ремонт кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов
1 Основные неисправности КШМ и ГРМ:
Рисунок 1 – Основные отказы, поломки, неисправности КШМ и ГРМ
Все неисправности обусловлены естественным изнашиванием или разрушением деталей.
В итоге повышается расход топлива и снижение мощности двигателя, дымной выхлоп.
Неисправности устраняются путем проведения текущих ремонтов (заменой или регулировкой).
Таблица 1 Распределение отказов по двигателю, возникающих в эксплуатации
2 Основные признаки неисправности КШМ:
1 Уменьшение компрессии в цилиндрах
2 Появление шумов и стуков при работе двигателя
3 Прорыв газов в картер и появление из маслоналивной горловины голубоватого дыма с резким запахом
4 Увеличение расхода масла
5 Разжижение масла топливом
6 Забрасывание свечей зажигания маслом
Признаки неисправностей служат:
1 Вспышки в карбюраторе
2 Хлопки в глушителе
3 Шумы и стуки при работе
4 Неустойчивая работа двигателя
Таблица 2 – Основные дефекты и поломки деталей двигателя
Продолжение таблицы 2
Продолжение таблицы 2
Продолжение таблицы 2
Окончание таблицы 2
3 Основные параметры двигателя, определяемые при их диагностике:
1 Мощность
Предельные значения диагностических параметров, измеряемых на тяговом стенде модели К 485 Б легковых автомобилей.
Таблица 3 – Предельные значения диагностических параметров
Примечание – Предельные значения параметров автомобилей приведены для режимов диагностирования:
Время разгона скорости 30 км/час до 90 км/час;
Время выбега измеряется со скорости 90 км/час до 30 км/час;
Тяговая сила на колесах измеряется при скорости 80 км/час.
2 Компрессия
Таблица 4
3 Количество картерных газов
Таблица 5 – Значение параметров количества газов, прорывающихся в картер двигателя
4 Давление масла, расход масла
5 Стуки, шумы, вибрации
6 Разряжение во впускном трубопроводе
Таблица 6 – Значение параметров разряжения во впускном трубопроводе на минимальных оборотах холостого хода двигателя
У исправного двигателя разряжение во впускном трубопроводе должно составлять 380-430 мм.рт.ст. при проворачивании двигателя стартером.
ДИАГНОСТИРОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ КШМ И ГРМ
4.1 Определение компрессии
а) Определить величину компрессии в цилиндрах карбюраторного двигателя.
Компрессии характеризует состояние цилиндропоршневой группы, а также плотность прилегания клапанов к своим седлам. Компрессию в цилиндрах двигателя проверяют при помощи КОМПРЕССОМЕТРА или КОМПРЕССОГРАФА.
Порядок проверки величины давления (компрессию) в цилиндрах двигателя:
Пустить и прогреть двигатель (до70–80 0 С);
Проверить исправность аккумуляторной батареи;
Вывернуть все свечи зажигания;
Открыть полностью воздушную и дроссельную заслонки карбюратора;
Вставить резиновый наконечник компрессора в свечное отверстие и плотно прижать;
Провернуть коленчатый вал двигателя стартером 10-12 оборотов со скоростью 180–200 об/мин;
Записать показания и выпустить воздух из компрессора.
Таким же способом замерить компрессию в остальных цилиндрах.
Замер компрессии необходимо проделать для всех цилиндров по 3 раза и определить среднее арифметическое значение. Разница в величине компрессии по отдельным цилиндрам не должна быть более 1 кгс/см 2 . Для исправных двигателей компрессия должна быть (см. таблицу 6).
Предельное изменение компрессии по цилиндрам двигателя допустимо:
Для карбюраторного двигателя 1,0 кгс/см 2 ;
Для дизельного двигателя 2,0 кгс/см 2 .
Для выявления причин пониженной компрессии залить в цилиндр 20–25 см свежего масла для двигателя и вновь измерить компрессию. Если величина компрессии при этом незначительно увеличится, то это указывает на неплотное прилегание клапанов к седлам, на обгорание фасок клапанов или на повреждение головки цилиндров. Если же компрессия увеличилась до нормы и выше, то это указывает на износ или пригорание поршневых колец, поршней.
б) Определить величину компрессии в цилиндрах дизельного двигателя.
Для чего:
Пустить и прогреть двигатель (до 70 0 – 80 0 С);
Заглушить двигатель;
Установить компрессометр на место форсунки первого цилиндра, предварительно сняв форсунку;
Пустить двигатель и записать давление, показываемое манометром при работающем на холостом ходу двигателе (560 об/мин);
Зафиксировать показания компрессометра. Компрессия должна быть не ниже (см. таблицу 6). Таким способом замерить компрессию в остальных цилиндрах.
Разница в показаниях компрессометра по отдельным цилиндрам не должна превышать 2 кгс/см 2 .
При значительном понижении компрессии необходимо проверить состояние клапанов, свободно ли перемещается клапан, крепление головки цилиндров, состояние клапана, цилиндров и поршневых колец.
Недостатки этого метода:
1. Разрядка аккумуляторной батареи (карбюраторного двигателя)
2. Невозможность определения неисправности влияющей на герметичность
Кроме компрессометров можно определить компрессию с помощью компрессографа записывающим показания манометра.
Одним из трудоемких, но требующих определенных навыков методов диагностики двигателя является прослушивание его работы с помощью различного типа виброакустических приборов – от самых простых по конструкции стетоскопов со звукочувствительным стержнем (напоминающих медицинские фонендоскопы), до электронных стетоскопов типа «Экранас» и ультразвуковых стетоскопов с двумя наушниками модели УС-01 и т.д.
Для усиления звукового эффекта от виброударных импульсов в харак- терных точках и зонах двигателя стетоскоп «Экранас» (рис.2.9.а) снабжен- двухтранзисторным усилителем низкой частоты 4 с пьезокристаллическим датчиком и батарейным питанием 3 в. Пластмассовый корпус 3 имеет гнезда для установки стержня 5 и подключения телефона-наушника 6. У стетоскопа модели КИ-1154, на стержне 5 смонтирован усилитель 3 и слуховой наконечник 6 рупорного типа.
На рис. 2.10 представлен ультразвуковой стетоскоп модели УС-01. Наличие двух каналов (звукового и ультразвукового), специальных наушников, насадок на микрофон в виде гибких зондов, позволяющих прослушивать работу механизмов в труднодоступных местах при повышенной температуре деталей двигателя. Наличие на корпусе электронного табло, высвечивающего в цифрах силу стуков и шумов (в децибелах – дБ) – делают данную модель стетоскопа эффективным средством диагностики технического состояния КШМ и ГРМ двигателей. Источник питания прибора напряжения 12 В. Перед диагностированием двигатель следует прогреть до температуры охлаждающей жидкости
Рисунок 2.10. Ультрозвуковой стетоскоп УС-01
90 + 5 0 С. Прослушивание производят, прикасаясь острием наконечника звукочувствительного стержня в зоне сопряжения проверяемого механизма.
Работу сопряжения поршень – цилиндр прослушивают по всей высоте цилиндра по зонам 1 (рис.2.8) при малой частоте вращения коленчатого вала (КВ) с переходом на среднюю – стуки сильного глухого тона, усиливающимися с увеличением нагрузки, свидетельствуют о возможном увеличении зазора между поршнем и цилиндром, об изгибе шатуна, поршневого пальца и т.д.
Сопряжение поршневое кольцо-канавка проверяют на уровне ВМТ (зона 8) на средней частоте вращения КВ – слабый стук высокого тона свидетельствует об увеличенном зазоре между кольцами и канавками поршней, либо о чрезмерном износе или поломке колец.
Сопряжение поршневой палец – втулка верхней головки шатуна проверяют на уровне ВМТ (зона 3) при малой частоте вращения КВ с резким переходом на среднюю. Сильный стук высокого тона, похожий на частые удары молотком по наковальне, говорит о повышенном износе деталей сопряжения.
Работу сопряжения коленчатый вал – шатунный подшипник прослушивают в зонах 7 на малой и средней частотах вращения КВ. Глухой звук среднего тона сопровождает износ шатунных вкладышей. Стук коренных подшипников КВ прослушивают в этих же зонах (чуть ниже) при резком изменении частоты вращения КВ (максимальном открытием или прикрытием дроссельной заслонки): сильный глухой стук низкого тона свидетельствует об износе коренных подшипников. Стук в клапанных механизмах прослушивают в зонах 2, наличие износа распределительного вала – в зонах 5, а износы распределительных шестерен – в зоне 6.
Широко используемым методом диагностирования технического состояния КШМ и ГРМ двигателей является замер компрессии в цилиндрах двигателей в конце тактов сжатия с помощью компрессометров и компрессографов с самописцами. На рис. 2.11.а изображен компрессометр мод 179 с рукояткой пистолетного типа, манометром, наконечником для установки в
свечное отверстие, кнопкой клапана сброса давления (от предыдущего показания) и т.д.
Несколько отличается по конструкции компрессометр для дизелей (рис.2.11.б). В нижней части он снабжен жестким металлическим корпусом
с зажимной гайкой и наконечником, которые вместе с корпусом устанавливаются на место форсунок в головке блока с последующим креплением болтом и скобой форсунки.
Компрессограф КВ-1126 (рис.2.12) с самописцем и питанием от аккумуляторной батареи обеспечивает регистрацию на карточке (предварительно в гнездо прибора вставляется микрорулон специально разграфленной бумаги) давления в цилиндрах в диапазоне 0,4-1,6 МПа (4-16 кгс/см 2), цена деления карточки 0,05 МПа (0,5 кгс/см 2). Прибор снабжается различного рода переходниками и насадками.
Рисунок 2.11. Компрессометры:
а – для карбюраторных двигателей; б – для дизелей; 1 – корпус; 2 – манометр; 3 – штуцер; 5 – контргайка; 6 – трубка; 7 – резиновый наконечник; 8 – золотник; 10 – выпускной клапан; 11 – шланг; 12 – переходник; 13 – зажимная гайка; 14 – клапан; 15 – пружина клапана; 16 – седло; 17 – наконечник
Рисунок 2.12. Компрессограф с самописцем КВ – 1126 (Чехия)
Рисунок 2.13. Компрессограф К–181
Компрессограф мод. К-181 (рис.2.13) также измеряет давление в цилиндрах и фиксирует его на бумажном бланке, закрепленном во вращающемся барабане путем просечки встроенным ножом. Перед началом проверки компрессии следует прогреть двигатель, вывернуть все свечи и полностью открыть воздушную и дроссельную заслонки. Затем наконечник прибора вставляется в отверстие для свечи первого цилиндра и плотно прижимается к гнезду. Коленчатый вал проворачивается при проверке стартером (частота вращения должна быть не менее 200-250 мин -1) не менее 10-12 оборотов. После этого следует проверить по манометру (или по отрывной карточке) показания прибора и сравнить его с нормативным. Аналогично проверяют компрессию в других цилиндрах двигателя. Отклонение показаний от нормативных для данной модели двигателя. Отклонение показаний от нормативных для данной модели двигателя более чем на 25% свидетельствует о серьезной неисправности двигателя и необходимости прекращения его эксплуатации. Проверка компрессии производится при полностью закрытых клапанах проверяемого цилиндра.
При значительном снижении компрессии следует попытаться определить место негерметичности. В этих целях в свечное отверстие заливают иногда до 20 см 3 моторного масла для временного уплотнения колец. Если после этого показания прибора не увеличатся, то это свидетельствует о негерметичности клапанов. Компрессия для карбюраторных двигателей с пониженной степенью сжатия составляет обычно 0,7-0,8 МПа (7-8 кгс/см 2), для двигателей с повышенной степенью сжатия – 0,9-1,5 МПа (9-15 кгс/см 2), для дизелей различных моделей 3,5-5 МПа (35-50 кгс/см 2). Причем даже при допустимом снижении компрессии разница в показаниях для отдельных цилиндров карбюраторных двигателей не должна превышать 0,1 МПа (1 кгс/см 2), а для дизелей – 0,2 МПа (2 кгс/cм 2).
Для проверки компрессии в дизелях начат выпуск портативного, в едином жестком корпусе компрессометра мод. К-183 с барабаном бумажных талонов для фиксации показаний встроенным ножом.
Более широкими возможностями при диагностировании технического состояния КШМ и ГРМ двигателей обладает прибор мод. К-69М (рис.2.14). Он состоит из шланга, подводящего сжатый воздух из магистрали к прибору, муфты 1, входного штуцера 2, редуктора 3, соединенного через входное сопло 4 с манометром 5. Далее в основную магистраль включен регулировочный винт 7, а на выходе установлен штуцер 8 и соединительная муфта 9. Резиновый шланг для подачи сжатого воздуха в цилиндры имеет на конце специальный наконечник-штуцер 10. С помощью прибора К-69М производится
Рисунок 2.14. Прибор К–69М
замер утечек сжатого воздуха из цилиндров двигателя при полностью закрытых клапанах. Из сравнения полученных показателей с нормативными делается заключение о техническом состоянии тех или иных элементов КШМ и ГРМ. Перед началом проверки следует прогреть двигатель до температуры охлаждающей жидкости 90 + 5 о С, затем вывернуть все свечи зажигания из цилиндров, подготовить прибор к работе, отрегулировать давление подводимого к прибору воздуха до 0,3 МПа (3 кгс/см 2), а рукояткой редуктора 3 установить на нулевой отметке шкалы, т.е. измерительное устройство представляет собой как бы «манометр обратного действия»: когда на него подается постоянное давление в 0,16 МПа, стрелка стоит на нулевой отметке, а когда в ходе проверки утечек сжатого воздуха из цилиндров давление начинает снижаться, стрелка пойдет вверх, показывая на шкале процент утечки сжатого воздуха. Проверку начинают обычно с первого цилиндра, предварительно установив поршень в конце такта сжатия, при этом оба клапана цилиндра закрыты. Для определения этого положения в свечное отверстие вставляют либо специальный свисток (который перестает свистеть при установке поршня в ВМТ) либо пыж, который выбрасывается из свечного отверстия в конце такта сжатия).
Вставив штуцер в свечное отверстие первого цилиндра, снимают показания прибора по шкале, соответствующее утечке воздуха (У2). Утечке воздуха при положении поршней в начале такта сжатия в НМТ обозначается как У1. Проверку цилиндров ведут по порядку работы их на двигателе. Состояние поршневых колец и герметичности клапанов оценивают по утечке У1, а состояние цилиндров по утечке У2 или по их разнице (У2-У1). Если эта утечка превышает установленную норму, это свидетельствует об износе цилиндров «на конус». Кроме того, конкретные места утечек можно проверить, подсоединив напрямую шланг от магистрали с помощью быстросъемной муфты 11 к штуцеру 10 – в местах будет слышное шипение прорывающегося воздуха, которое удобно прослушивать с помощью стетоскопа. Если, например, сжатый воздух подан при проверке в третий цилиндр, для которого обнаружен большой процент утечек У2 и У1, а разница утечек (У2-У1) невелика и не превышает норму, и при этом слышно шипение во впускном коллекторе, вывод однозначен: негерметичен впускной клапан третьего цилиндра, состояние всех остальных элементов в норме.
Пневмотестер К-272 (рис.2.15) имеет аналогичное назначение, что и прибор К-69М, но, кроме того, обладает целым рядом преимуществ – диагностирование герметичностью надпоршневого пространства двигателей выполняет с большей точностью при меньших трудозатратах, масса его и габаритные размеры в шесть раз меньше, он пригоден для диагностирования дизелей КамАЗ, ЗИЛ-4331 и т.д. Пневмотестер К-272 состоит из блока питания 1, содержащего редуктор и фильтр тонкой очистки, указателя 2, объединяющего в себе дроссель, манометр и быстросъемные муфты 3 и 5, соединенные между собой гибкими воздухопроводами и поливинилхлорид ной трубки с внутренним диаметром 8 мм. К прибору прилагается штуцер для подсоединения через свечное отверстие к цилиндру, сигнализатор контроля начала сжатия и контрольный дроссель. Редуктор РДФ-3-2 позволяет расширить пределы давления воздуха от 0,25 до 0,8 МПа (8 кгс/см 2). Для повышения точности показаний указатель прибора состоит из дросселя (корундовой втулки с диаметром внутреннего отверстия 1,2 мм). Рабочее давление сжатого воздуха регулируют вентилем редуктора на 0,16 МПа (1,6 кгс/см 2). Оценка герметичности цилиндра определяется по падению давления на дросселе указателя 2, пропорциональное расходу воздуха через диагностируемый цилиндр, как и при проверке прибором К-69М. Конкретные места утечек можно определить по шипению прорывающегося воздуха с помощью стетоскопа (при этом давление сжатого воздуха, подаваемого в цилиндры, следует увеличить до 0,3-0,4 МПа).
Рисунок 2.15. Прибор К–272: а) основные узлы и детали
Пневмотестора; б) пневмотестер в сборе
Еще одним из методов диагностики цилиндропоршневой группы двигателей является замер количества газов, прорывающихся в поддон картера на различных режимах работы двигателя (в основном на максимальной частоте, под нагрузкой, для чего ведущие колеса устанавливают на беговые барабаны стенда для проверки показателей автомобиля и имитируют соответствующие условия работы). Этот метод не нашел широкого применения на производстве и используется в основном в лабораторных условиях, при испытаниях двигателей.
Для замера количества газов, прорывающихся в поддон картера, используют индикатор мод. КИ–13671–ГОСНИТИ (рис.2.16). Он состоит из корпуса 1, выполненного в виде Г–образной трубки с резьбовыми отверстиями сверху для подсоединения сигнализатора 3 и патрубков 2. Снизу с помощью комплекта патрубков индикатор подсоединяется к горловинам вентиляции картеров. В боковой крышке 11 со шкалой для определения расхода имеется ступица 8 с проходным сечением 9.
Одним из методов поэлементной диагностики является измерение зазоров в кривошипно-шатунном механизме с помощью прибора мод. КИ-1140- ГОСНИТИ (рис.2.17а). Он состоит из корпуса 2 с закрепленным на нем индикатором 1 часового типа (с ценой деления 1 мк), пневматического приемника 3, фланца 4 для крепления устройства в головке цилиндров вместо форсунки или свечи зажигания, уплотнителя 5, направляющей 6 и штока 7, жестко соединенного с ножкой индикатора. На рис. 2.17б показана установка прибора на
Рисунок 2.16. Индикатор расхода газов КИ–13671– ГОСНИТИ:
А – внешний вид; б – установка индикатора
на двигателе с подсоединенным шлангом от компрессорно-вакуумной установки мод. КИ-13907. Величины зазоров в верхней головке шатуна и шатунном подшипнике определяют при неработающем двигателе, предварительно сняв с него свечу зажигания или форсунку, и на их место устанавливают уплотнитель 5 с прибором. К боковой трубке с помощью быстросъемной муфты 9 подсоединяют шланг компрессорно-вакуумной установки. Затем устанавливают поршень на 0,5-1,0 мм ниже ВМТ на такте сжатия, спорят коленчатый вал двигателя от проворачивания и попеременно создают в цилиндре через трубку 6 давление в 200 кПа и разрежение 60 кПа, отчего поршень поднимается или опускается, устраняя зазоры в вышеперечисленных сопряжениях. Суммарный зазор при этом фиксируется индикатором. Например, суммарный зазор для двигателя ЗИЛ-130 не должен превышать 0,25-0,3 мм. Этот метод используется в основном в лабораториях при испытаниях двигателей на долговечность.
2.3. Обкатка и испытание двигателей после ремонта
Стенд обкаточно-тормозной предназначен для послеремонтной обкатки двигателей и снятия характеристик. Стенд позволяет обкатывать двигатели различных моделей в широком диапазоне мощностей. Большим достоинством предлагаемого стенда является возможность проведения как холодной, так горячей обкатки двигателей, причем при горячей обкатке электродвигатель стенда работает в режиме генератора и отдает электроэнергию в сеть.
Рисунок 2.17. Устройство КИ–11140–ГОСНИТИ для измерения зазоров в кривошипно-шатунном механизме:
а – общий вид прибора; б – установка прибора на двигатель
Совершенство конструкции стенда и наличие соответствующих приборов позволяет получать достаточно точные результаты испытаний. Стенд состоит из следующих основных узлов: двигателя-тормоза 3 (рис. 2.18) в сборе с весовым механизмом и пультом контрольных приборов2, регулировочного реостата 5, электрошкафа 1, приспособления для установки двигателей, бачка для топлива, устройства для замера расхода топлива. В состав двигателя-тормоза входят балансировочная электромашина, весовой механизм и пульт контрольных приборов, смонтированные на общей плите, и карданный вал для присоединения испытываемого двигателя.
Балансировочная электромашина служит приводом при холодной обкатке двигателей и тормозом при обкатке работающих двигателей и при испытании на мощность. Электромашина представляет собой асинхронный двигатель с фазовым ротором и работает в двух режимах – двигательном и генераторном. В генераторном режиме балансировочная электромашина начинает работать автоматически, как только двигатель сообщает ее ротору скорость вращения выше синхронной (свыше 1500 мин -1), при этом вырабатываемая электроэнергия поступает в сеть с коэффициентом рекуперации от 0,5 до 0,85.
Весовой механизм представляет собой маятниковый силоизмеритель, служащий для замера тормозного момента при обкатке двигателей под нагрузкой или крутящего момента при холодной обкатке. Тормозной или крутящий момент определяется по шкале циферблата. В состав весового механизма предусмотрен гидравлический демпфер для гашения колебаний маятника.
На пульте размещаются приборы, необходимые для контроля работы двигателя: циферблат весового механизма, электрический дистанционный тахометр, манометры, термометры.
Рисунок 2.18. Стенд обкаточно-тормозной мод. КИ-5540:
1 – электрошкаф; 2 – пульт контрольно-измерительных
Приборов; 3 – двигатель-тормоз с весовым механизмом;
4 – испытываемый двигатель; 5 – регулировочный
Реостат.
Контрольные вопросы:
1. Какие неисправности кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов вызывают снижение мощности двигателя?
2. Какие причины могут вызывать повышенный шум при работе двигателя?
3. Какие неисправности кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов могут вызывать затрудненный пуск двигателя?
4. Какие причины могут вызывать механические повреждения и поломки двигателя?
5. Какие неисправности кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов вызывают перебои в работе двигателя?
6. С помощью каких приборов прослушивают двигатель при его работе?
7. При каких частотах вращения двигателя прослушивают работу сопряжения поршень – цилиндр?
8. При каких частотах вращения двигателя прослушивают работу сопряжения поршневое кольцо – канавка?
9. При каких частотах вращения двигателя прослушивают работу сопряжения поршневой палец – втулка верхней головки шатуна?
10. При каких частотах вращения двигателя прослушивают работу сопряжения коленчатый вал – шатунный подшипник?
11. При каких частотах вращения двигателя прослушивают работу сопряжения коленчатый вал – коренной подшипник?
12. С помощью какого прибора измеряют компрессию в цилиндрах двигателя?
3. Диагностика системы смазки
3.1. Основные неисправности системы смазки
3.1.1. Резкое падение давления масла в системе – до нулевой отметки манометра на щитке приборов или загорания аварийного красного сигнала.
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
Диагностирование деталей цилиндропоршневои группы и кривошипно-шатунного механизма двигателя
Ресурс двигателя, по существу, ограничивается износом основных деталей цилиндропоршневой группы и кривошипно-шатунного механизма. Предельные зазоры в сопряжениях этих механизмов служат основанием для постановки двигателя на ремонт. Исключительно важно сделать правильное заключение о техническом состоянии цилиндропоршневой группы, подшипников коленчатого вала и соединений шатуна с поршнем, так как это позволяет оценивать остаточный ресурс деталей и прогнозировать сроки возможной эксплуатации до ремонта.
Рис. 1. Проверка прецизионных пар топливного насоса на тракторе приспособлением КИ-4802:
1 - манометр; 2 - топливопровод; 3 - корпус приспособления; 4 - рукоятка; 5 -секундомер.
Однако определение зазоров в этих сопряжениях без разборки двигателя представляет собой известные трудности и требует специального оборудования. Поэтому диагностирование деталей ци-линдропоршневой группы и кривошипно-шатунного механизма проводят при появлении внешних признаков износа деталей: стуки, падение давления масла в главной магистрали, снижение мощности, повышение расхода топлива и картерного масла.
Проверка цилиндропоршневой группы. Техническое состояние деталей этой группы определяют по угару картерного масла; по количеству газов, прорывающихся в картер; по компрессии и утечкам воздуха, вводимого в цилиндр; а также при ослушивании.
Угар картерного масла по мере износа деталей цилиндропоршневой группы увеличивается незначительно и резко возрастает лишь при большом износе деталей, особенно поршневых колец. Такой характер изменения угара масла затрудняет определение остаточного ресурса деталей, но из-за простоты этим методом сравнительно часто пользуются при диагностировании.
Обычно увеличение расхода картерного масла определяют в процентах к расходу топлива. Данные о расходе топлива и картерного масла берут из учетных листов работы трактористов-машинистов за последние 10 рабочих смен. Полную замену масла в картере двигателя, если она проводилась в течение этих смен, не учитывают. Иногда для определения угара масла проводят контрольную рабочую смену, в конце которой замеряют расход топлива и масла.
Для большинства современных двигателей расход масла на угар более 3% от расхода топлива указывает на предельный износ деталей цилиндропоршневой группы.
Количество газов, прорывающихся в картер, при правильном их определении характеризует износ деталей цилиндропоршневой группы более точно, чем угар масла, поэтому этот метод нашел большее распространение. Определяют количество газов в картере работающего двигателя специальным прибором - индикатором расхода газов КИ-4887-II. Он позволяет отсасывать газы при давлении в картере, равном атмосферному, и дает возможность достаточно точно измерить количество газов, прорывающихся в картер. В принципе действия индикатора использована зависимость количества газов, проходящих через дроссельный расходомер, от площади проходного сечения при определенном постоянном перепаде давлений до и после дроссельного отверстия.
Перепад давления контролируется манометрами, выполненными в виде трех вертикальных каналов, заполненных водой. В нижней части каналы соединены между собой. В верхней части канал соединен с атмосферой, канал - с впускным патрубком прибора и канал - с выпускным патрубком. Давление в картере, равное атмосферному, устанавливают дросселем по равенству уровней воды в каналах. Подвижной втулкой устанавливают уровень воды в канале на 15 мм выше, чем в канале, и по шкале втулки определяют расход газов. Если он окажется более 120 л/мин, поворотом заслонки открывают дополнительное калиброванное отверстие, при помощи которого можно измерять расход газов до 175 л/мин.
Рис. 2. Схема работы индикатора-расходомера КИ-4887-II:
1 и 3 - каналы в корпусе; 4 и 5 - втулки дросселирующего устройства; 6 – дросселирующее отверстие; 7 заслонка; 8 – впускной патрубок; 9 – калиброванное отверстие; 10 - корпус; 11 - шкала; 12 - пружина; 13 - выпускной патрубок; 14 - дроссель.
Перед измерением количества газов, прорывающихся в картер, пускают и прогревают двигатель до нормального теплового режима и по тахометру устанавливают номинальную частоту вращения коленчатого вала. Отверстия под масломерную линейку и сапуна герметично закрывают пробками. В приборе вывертывают пробку канала, наливают в каналы воду (примерно половину) и на весь период измерения отверстие канала оставляют открытым. Полностью открывают дросселирующее отверстие и дроссель. Конусный наконечник прибора вставляют в отверстие маслозаливной горловины, а эжектор выпускного трубопровода закрепляют на выпускной трубе двигателя. Для отсоса газов из картера вместо выпускной трубы можно использовать впускную трубу воздухоочистителя. В этом случае отъединяют эжектор и наконечник трубопровода опускают в трубу воздухоочистителя, предварительно сняв фильтр грубой очистки воздуха.
Порядок измерения расхода газов индикатором КИ-13671 такой же, как и прибором КИ-4887-П. Вращая крышку индикатора, установленного на маслозаливную горловину, по шкале крышки отмечают количество газов в момент колебания поршня в зоне риски на корпусе сигнализатора.
Расход газов, измеренный прибором КИ-4887-П или КИ-13671, сравнивают с предельно допускаемым (по техническим условиям) количеством газов, прорывающихся в картер для двигателя определенной марки, и дают заключение о состоянии деталей цилиндро-поршневой группы. Для большинства современных тракторных двигателей расход газов в пределах 20…30 л/мин на один цилиндр (определяют делением измеренного общего расхода газов на число. Цилиндров в двигателе) свидетельствует о предельном износе поршневых колец, поршней и цилиндров или о поломке (закоксовыва-нии) поршневых колец, задирах и перекосе гильз цилиндров. В новых двигателях расход газов находится в пределах 6… 10 л/мин на один цилиндр.
Однако среднее значение количества газов, приходящееся на один цилиндр, не всегда правильно характеризует износ деталей цилиндропоршневой группы. В практике нередки случаи, когда из строя выходят отдельные цилиндры вследствие поломки или закок-совывания поршневых колец, задира рабочей поверхности гильзы и по другим причинам.
Чтобы выявить неисправность отдельного цилиндра, после суммарного измерения количества газов проверяют состояние каждого цилиндра. Для этого поочередно снимают форсунку или искровую свечу зажигания (при неработающем двигателе) и на минимально устойчивой частоте вращения коленчатого вала (одинаковой при всех замерах) определяют количество газов, прорывающихся в картер при работе с одним отключенным цилиндром. Если при каком-то неработающем цилиндре расход газов резко отличается (на 16…20 л/мин) от среднего расхода, полученного при очередном отключении остальных цилиндров, то это указывает на предельное (аварийное) состояние проверяемого цилиндра. В этом случае двигатель подлежит разборке.
Измерение компрессии и утечки воздуха в цилиндрах. Снижение компрессии (давления в конце такта сжатия) в цилиндрах и утечка воздуха, подаваемого в цилиндры, также характеризуют износ деталей цилиндропоршневой группы.
Компрессию измеряют компрессиометром КИ-861, представляющим собой специальный манометр с обратным клапаном, вентилями и трубопроводом. На прогретом двигателе снимают все форсунки или искровые свечи зажигания и полностью открывают дроссельную заслонку карбюратора. Резиновый наконечник компрессиомет-ра плотно вставляют вместо форсунки или свечи. Прокручивая коленчатый вал двигателя пусковым устройством, замеряют максимальное значение компрессии, которое автоматически фиксируется по манометру обратным клапаном.
Снижение компрессии в цилиндрах на 30…35% или разность показаний в отдельных цилиндрах более чем на 0,1 МПа указывает на предельный износ или неисправность (поломка, залегание колец и др.) деталей цилиндропоршневой группы.
Состояние цилиндропоршневой группы определяют также с помощью вакуум-анализатора КИ-5315, состоящего из вакуумметра, трубки с рукояткой, наконечника, узла клапанов. На прогретом двигателе снимают все форсунки и, прокручивая коленчатый вал пусковым устройством, поочередно вставляют наконечник вакуум-анализатора в отверстие форсунок и замеряют вакуумметрическое давление в каждом цилиндре.
Прибор действует следующим образом. На такте расширения при движении поршня вниз в надпоршневом пространстве создается разрежение, под действием которого открывается впускной клапан. Это разрежение передается вакуумметру и фиксируется его стрелкой. При движении поршня вверх на такте сжатия воздух выходит в атмосферу через выпускной клапан. В это время впускной клапан закрывается и поддерживает в приборе вакуум метрическое давление. При последующих перемещениях поршня разрежение в вакуумметре и в надпоршневом пространстве выравнивается и фиксируется стабильным положением стрелки прибора. Это давление и характеризует состояние уплотнений в проверяемом цилиндре. Снимают вакуумметрическое давление в полости прибора вентилем. Если разность между значением разрежения в отдельном цилиндре превышает среднее значение разрежения в остальных цилиндрах более чем на 0,02 МПа, необходимо заменить поршневые кольца и измерить другие детали цилиндропоршневой группы после разборки двигателя.
При измерении компрессии и разрежения в цилиндрах оценивают суммарную герметичность, которая зависит не только от технического состояния деталей цилиндропоршневой группы, но и от исправности прокладки головки блока, степени затяжки головки блока и от прилегания клапанов. Поэтому, чтобы избежать ошибок, перед измерением компрессии и разрежения в цилиндрах необходимо убедиться в герметичности прилегания клапанов и исправности прокладки головки цилиндра.
Измерение зазоров в соединениях кривошипно-шатунного механизма. При увеличении зазоров в результате износа в подшипниках коленчатого вала и в соединениях шатуна с поршнем до предельных размеров резко ухудшаются условия смазки не только в этих, но и в других соединениях двигателя. В главной магистрали двигателя падает давление масла, появляются стуки, и даже непродолжительная работа в таких условиях может привести к крупной поломке двигателя. Чтобы предотвратить аварийную ситуацию и своевременно поставить двигатель на ремонт, очень важно правильно определить эти зазоры.
Зазоры в подшипниках, коленчатого вала и 8 соединениях шатуна с поршнем измеряют при помощи компрессорно-вакуумной установки КИ-4942 и универсального пневматического устройства КИ-7892. Сущность метода заключается в следующем.
Пускают двигатель и прогревают его до нормального теплового режима. Затем двигатель останавливают и снимают форсунки или искровые свечи зажигания. На такте сжатия устанавливают в отверстие под форсунки или искровую свечу зажигания первого Цилиндра основание датчика перемещения (устройства КИ-7892) так, чтобы струна измерительного стержня индикатора часового гипа была расположена перпендикулярно днищу поршня. Проворачивая коленчатый вал, по максимальному отклонению стрелки индикатора устанавливают поршень в верхней мертвой точке (в. м. т.) и фиксируют коленчатый вал.
Рис. 3. Измерение разрежения в цилиндре вакууманализатором КИ-5315:
Компрессорно-вакуумную установку КИ-4942 включают на режим работы, обеспечивающий одновременное создание давления сжатия 0,05…0,10 МПа и разрежения воздуха 0,06…0,08 МПа. К основанию датчика перемещения подсоединяют шланг установки и поворотом крана управления подают сжатый воздух в надпорш-невое пространство, чтобы переместить поршень вниз до упора. В этом положении совмещают нулевое деление шкалы со стрелкой индикатора, затем поворотом крана управления создают в над-поршневом пространстве разрежение не менее 0,04 МПа. Под действием разрежения поршень должен переместиться в крайнее верхнее положение, что фиксируют по отклонению стрелки индикатора. Измерение повторяют 3…5 раз, чтобы убедиться в стабильности показаний прибора.
Максимальное показание индикатора соответствует суммарному зазору, состоящему из зазора в шатунном подшипнике, зазора между поршневым пальцем и втулкой верхней головки шатуна и зазора между отверстиями бобышек поршня и поршневым пальцем. Предельный суммарный зазор при таком измерении для двигателей, работающих до первого капитального ремонта, находится в пределах от 0,60 до 0,75 мм, а для ремонтировавшихся - от 0,45 до 0,60 мм.
Точно так же поочередно измеряют суммарный зазор в каждом цилиндре. Очередность измерения рекомендуется проводить в порядке работы цилиндров. В этом случае коленчатый вал после установки датчика перемещения поворачивают по ходу часовой стрелки на 180°.
При помощи того же датчика перемещения измеряют зазоры в отдельных соединениях. Для этого компрессорно-вакуумную установку переводят на режим работы вакуум-насоса, создавая разрежение 0,06…0,07 МПа. Основание датчика перемещения присоединяют к установке через дополнительный ресивер, чтобы исключить влияние пульсации при работе вакуум-насоса. Проворачивая коленчатый вал двигателя, устанавливают поршень с помощью индикатора датчика перемещения на 2…3 мм ниже в. м. т. на такте сжатия. Затем подводят поршень на 1…2 мм до в. м. т. (по индикатору) и устанавливают стрелку индикатора на нуль. Поворотом крана управления создают в надпоршневом пространстве разрежение со скоростью 0,01…0,03 МПа/с и наблюдают, за ступенчатым перемещением стрелки индикатора. Первая ступень перемещения соответствует зазору в шатунном подшипнике, вторая - зазору между поршневым пальцем и втулкой верхней головки шатуна. Дальнейшее незначительное перемещение (0,02…0,03 мм) поршня характеризует выдавливание масляных пленок из соединений.
При создании разрежения в надпоршневом пространстве более 0,05 МПа возможно появление третьей ступени перемещения, характеризующей перемещение коленчатого вала в коренных подшипниках. Однако измерить зазор в коренных подшипниках с достаточной трчностью этим приспособлением нельзя.
Если зазоры измеряют после промывки смазочной системы маловязкой моющей жидкостью (дизельным топливом и др.), то первая ступень перемещения соответствует зазору между поршневым пальцем и втулкой верхней головки шатуна, а вторая - зазору в шатунном подшипнике. Действующий зазор определяют, прибавляя к соответствующему перемещению 0,05 мм. Например, если первая ступень перемещения Si соответствует зазору в шатунном подшипнике, то действительный зазор 5ш = 0,05 + 5| мм. Точно так же определяют зазоры в других цилиндрах. Предельный зазор в шатунных подшипниках большинства двигателей 0,45…0,50 мм, зазор между поршневым пальцем и втулкой верхней головки шатуна 0,35…0,40 мм.
Стуки в соединениях деталей кривошип но-шатунного механизма определяют ослушиванием при неработающем двигателе. Для этого снимают с двигателя датчик перемещения, переводят компрессорно-вакуумную установку на режим работы, обеспечивающий одновременное создание давления сжатия 0,20…0,25 МПа и разрежения 0,06…0,07 МПа. К отверстию под форсунку или свечу герметично присоединяют наконечник шланга от установки. При положении поршня в в.м.т. на такте сжатия попеременно создают в надпоршневом пространстве разрежение и сжатие. Прикладывая наконечник стетоскопа к блоку цилиндров в зоне поршневого пальца, прослушивают стуки в верхней головке шатуна и в бобышках. Стуки в шатунном подшипнике прослушивают, приложив наконечник стетоскопа к торцу коленчатого вала. Такую операцию проделывают для всех цилиндров.
Устройство КИ-13933М, близкое по конструкции устройству КИ-7892, позволяет определять зазоры в шатунных и коренных подшипниках коленчатого вала без компрессорно-вакуумной установки. Его также устанавливают вместо форсунки и при измерении зазоров в шатунных подшипниках соединяют при помощи специальной заслонки и гибкого шланга с горловиной воздухоочистителя или с открытым отверстием впускного коллектора. Прокручивая коленчатый вал пусковым устройством, плавно опускают струну до соприкосновения ее с поршнем (начало вибрации стрелки индикатора), фиксируют это положение, устанавливают индикатор на «0» и отводят струну вверх на 0,8…0,9 мм. Затем, продолжая прокручивать коленчатый вал, опускают струну до момента соприкосновения ее с поршнем и фиксируют показание индикатора.
Падение давления масла в главной магистрали до предельных значений и предельные зазоры или стуки в сопряжениях деталей кривошипно-шатунного механизма указывают на необходимость разборки и ремонта двигателя.
К атегория: - Ремонт тракторов и автомобилей
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.
Загрузка...