Как восстанавливают коленвал


Технология восстановления коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания

Автомобиль давно перестал быть источником поклонения. Транспортное средство имеется почти в каждой второй семье. Некоторые владеют двумя и большим количеством автотранспорта. Иногда возникает необходимость восстановить работоспособность всего авто или его отдельных частей. Сердцем автотранспорта является его двигатель. При необходимости ремонта иногда может возникнуть восстановить коленчатый вал ДВС.

Дорогостоящий ремонт проводится разными способами. Предприятия автосервиса чаще предлагают приобрести мотор с разборки, так как капитальный ремонт требует полно разборки двигателя и замены запасных частей. Но никто не даст гарантии, что подобная замена окажется лучшим выходом из ситуации. Достаточно примеров от автомобилистов, которые утверждают, что установленные ДВС с автомобилей с пробегом, служат значительно меньше ожидаемого срока. Поэтому капитальное восстановление родного двигателя позволит эксплуатировать своего «железного коня» в течение всего расчетного срока жизни.

Особенности производства ДВС

Для ремонта двигателей внутреннего сгорания предусмотрены десятки разных способов, способных вернуть их к жизни. Современные моторы производят на заводах, специализирующихся на выпуск только этой продукции.

Используя несколько базовых изделий энергосиловой установки, разные производители автомобилей выпускают различные модели со своим брендом. Внешне авто могут заметно отличаться друг от друга, а силовой агрегат внутри этих транспортных средств будет один и тот же.

  1. Мотористы выпускают не один тип мотора, у них предусмотрена линейка ДВС, отличающихся системой впуска, количеством клапанов, наличием или отсутствием турбонаддува, присутствием тех или иных опций. Чаще всего блок и ряд корпусных элементов практически не отличаются.
  2. Из литейного цеха на последующую доработку на территории механических цехов приходят корпуса и крышки. На металлорежущих станках из заготовок изготавливают детали.
  3. Сборочные участки собирают узлы и агрегаты. Комплектуются будущие изделия.
  4. Главный конвейер производит окончательную сборку.
  5. Потом готовые изделия поступают на участок обкатки. Здесь двигатель устанавливается на обкаточный стенд.
  6. В течение первых двух часов запуск мотора не производится. Выполняется холодное обкатывание. В результате происходит притирка сопрягающихся деталей. Проверяют наличие дисбаланса у коленчатого вала и других механизмов.
  7. Потом подается топливо. Двигатель запускается. Ему позволяют поработать на разных режимах в течение часа.
  8. Отработанное моторное масло сливается, заменяется и фильтр очистки.
  9. Ставится новый фильтр, заливается свежее масло в картер двигателя. Его упаковывают для реализации на автомобилестроительный завод.

Ремонт моторов

Эксплуатационный ремонт сводится только к регулировкам отдельных узлов. Выполняется техническое обслуживание, при котором заменяют фильтрующие элементы и расходные материалы.

Проверяют работоспособность систем питания, искрообразования, охлаждения, смазки. Современные ДВС оборудованы датчиками, которые регистрируют имеющиеся отклонения от номинальных значений. Используя соответствующие диагностические приборы, проводят экспресс-анализ всех систем ДВС. По возможности восстанавливают регулировки, отлаживают режимы работы.

Двигатели при регулярном выполнении технического обслуживания могут гарантированно работать в течение десятка лет и более. Для проведения капитального ремонта производители предусматривают мероприятия по восстановлению работоспособности.

Наибольшему износу подвержены:

  • Цилиндры ДВС. Внутри них происходит процесс горения. Температура горючих газов достигает до 2200…2500 ⁰С. Часть металла может выгорать. На внутренней поверхности образуются задиры, повреждается зеркало цилиндра.
  • Изнашиваются поршни, они совершают миллионы возвратно-поступательных движений. В результате происходит износ по наружной поверхности. Уплотнение достигается использованием компрессионных и маслосъемных колец, изготавливаемых из ковкого чугуна. Канавки, в которые устанавливают кольца, изнашиваются.
  • Нагрузку от поршней получают шатуны. Они опираются на поршневые пальцы и шатунные шейки. В зоне контакта происходит износ. Увеличивается зазор в пальцах и шатунных шейках.
  • Коленчатый вал устанавливается на опоры, после совершения нескольких десятков миллионов оборотов изнашиваются коренные шейки. Зазоры увеличиваются. Моторное масло перестает поступать к шатунам и вытекает через неплотности снова в картер.

Двигатель в разрезе:

1 – распределительный вал; 2 – поршень; 3 – цилиндр; 4 – коренная шейка коленчатого вала; 5 – шатунная шейка коленчатого вала.

Многие детали заменяются довольно легко. Производители ДВС, кроме базовых деталей, производят еще дополнительную партию комплектующих, изготовленных с ремонтными размерами:

  1. На место изношенных поршней устанавливают новые.
  2. На хонинговальных станках выполняется полировка внутренней поверхности цилиндров, восстанавливается форма. Внимание! Некоторые производители поступают проще, они комплектуют моторы новыми съемными цилиндрами. Остается только приобрести рем-комплект, и заменить поршневую группу.
  3. Заменяют поршневые пальцы, предварительно растачивают посадочные отверстия в головке шатунов.
  4. Шлифуют шатунные и коренные шейки коленчатого вала. У большинства производителей предусмотрены по 3…4 ремонтных размера вкладышей. Поэтому реальный моторесурс может быть продлен в 3…4 раза по сравнению с базовым.

После проведения всех операций собирают двигатель. Ставят его на родной автомобиль.

Схема диагностики коленвала:

Теоретически все выглядит довольно прекрасно. При правильной эксплуатации сердце автомобиля способно работать десятилетиями. Но реальность часто доказывает, что после сравнительно небольшого пробега могут возникнуть проблемы, которые устранить простыми способами затруднительно. Требуется восстанавливать самый сложный узел – коленчатый вал. Это самая дорогая деталь в двигателе. Она нагружается сильнее всех. Поэтому необходим сложный дорогостоящий ремонт.

Как отремонтировать коленчатый вал двигателя?

Коленчатый вал устанавливается на станок. С помощью индикаторных головок выполняют диагностику. Проводят анализ биения поверхностей и величину износа:

Большинство производителей предусматривает возможность шлифовки шеек вала на ремонтные размеры. Обычно они отличаются от номинального значения по 0,25…0,50 мм. После переточки под новое значение устанавливают новые вкладыши. Именно они компенсируют изменение параметра на новое. Для шлифовки используют комбинации станков: токарный и центрово-шлифовальный.

На поверхности видны следы износа:

  • На токарный станок в центрах устанавливают коленчатый вал. Возможны две установки: в главном центре вала или центрование по шатунам.
  • Потом производится проверка биения. Здесь используют индикаторные головки.
  • После уточнения реальных размеров производится уточнение возможных размеров после шлифования.
  • Включается станок, подается смазывающая охлаждающая жидкость (СОЖ). Выполняется процесс. Все однотипные шейки шлифуют на свой размер.
  • После выполнения работы проверяют значения. Если получен ожидаемый результат, заказ отдается заказчику.

Коленчатый вал после проведения шлифовки поверхностей:

Поверхность отполирована:

Возможный вариант полировки поверхностей шеек коленвала:

Наплавка электрической дугой

Когда износ выходит за допустимые значения, то восстановить одной шлифовкой невозможно. Нужно восстановить изначальный диаметр, а только потом приступать к проточкам и шлифовальным работам.

Самый простой способ заключается в наплавке. Используют специальные электроды, изготовленные из легированных сталей. После наплавки получают наплавленный слой высокой твердости.

Наплавляемые швы:

При выполнении этой операции стремятся выполнить несколько основных требований.

  1. Нужно отрегулировать процесс так, чтобы основной металл, расположенный на шейках, проплавлялся минимально. Здесь возможны варианты изменения наклона электрода. Его позиционируют в разных направлениях.
  2. При наплавлении поверхностный слой должен минимально перемешиваться с телом детали. Тогда не произойдет перегрев, который может привести к деформации коленвала и нарушению его геометрии.
  3. При проведении наплавки сразу после завершения наплавления слоя на определенной шейке нужно оперативно охладить деталь. Поэтому производственный цикл может иметь высокую продолжительность, требуется частое охлаждение изделия.
  4. Выполняя наплавку, необходимо минимизировать толщину наплавляемого слоя. Последующая обработка механическими приспособлениями обязана быть минимальной. Поэтому сварочное оборудование наносит слой, измеряемый долями миллиметра.

Технология наплавки на поверхность детали:

Несколько ремонтных предприятий, разбросанных по стране, производят восстановление коленчатых валов и других деталей методом наплавки. Особенно актуальна подобная работа для импортных автомобилей, у которых возникают трудности с приобретением ремонтных комплектов запасных частей (у некоторых подобные опции не предусмотрены вообще, изготовитель предусматривает полную замену ДВС).

Внимание! Некоторые предприниматели организуют подобные ремонтные подразделения в своих пунктах технического обслуживания автомобилей. Как показывает практика, такие небольшие производства востребованы. Они дают существенную прибыль для основного производства.

Наплавка в среде флюса

Наплавку проводят под защитой флюса. Это порошкообразная среда, которая ограничивает попадание воздуха в зону образования дуги. Флюс расплавляется и образует плотную корку. После наплавки и остывания металла эту корку сбивают и приступают к шлифовальным и полировальным работам.

Схема процесса наплавки под слоем флюса:

Наплавка в среде защитного газа

При использовании электродов защита зоны сварки происходит за счет расплавления обмазки. Покрытие образует слой, который затем нужно сбивать.

Схема процесса дуговой сварки в среде инертных газов:

1 – электрод; 2 – присадочная проволока; 3 – изделие; 4 – сварной шов; 5 – дуга; 6 – поток защитного газа; 7 – горелка.

Получение наплавленного шва более высокого качества достигается наплавлением проволоки в среде защитного газа. Для удаления кислорода из зоны сварки используют углекислый газ, аргон или газовую смесь, в которой аргон составляет 80 %, а остальную представляет углекислота.

При наплавлении стараются перемещать наплавляемый слой по спирали. Специальные приспособления на станке организуют подачу проволоки в автоматическом режиме. Для этого применяют ходовой винт, он согласует перемещение подающей головки в соответствии с вращением вала на станке.

Наплавка напылением

Перспективным способом восстановления коленчатых валов является напыление на поверхность шеек окислов титана. Напыление выполняется порошком, имеющим размер гранул, измеряемый микронами.

Создается разность потенциалов, в результате которой формируется стабильный процесс притяжения между частицами порошка и телом восстанавливаемой детали. Чтобы увеличить интенсивность процесса создается струя, в которой разность потенциалов достигает десятки тысяч Вольт. Попутно происходит разогрев струи, температура повышается до 4000…6000 ⁰С. Длительность процесса составляет всего несколько долей секунды. Поток порошка направляется на поверхность. Между частицами и телом детали возникает диффузия. Частичка припаивается к поверхности.

Газопламенное напыление окиси титана:

Внимание! Твердость окислов титана достигает до HRC 65…75. Такая твердость у стали и ее сплавов недостижима. Поэтому износ порошкового напыления на коленвалах может достигать миллионных пробегов автомобиля. Восстановленная деталь «ходит» в несколько раз дольше, чем планируемый ресурс у нового коленчатого вала.

Электроискровое напыление порошка

При плазменном напылении происходит заметный нагрев детали. Чтобы не перегревать весь коленвал, предусматривают иной способ организации припайки частиц. Подаваемый порошок прикатывается роликом.

Между роликом и деталью создается разность потенциалов. Она небольшая, здесь важна сила тока. Она достигает десятков Ампер. В результате в зоне контакта температура увеличивается до 1900…2200 ⁰С. При таких значениях между частицами и порошком образуется прочная диффузионная связь. Теперь покрытие будет удерживаться довольно прочно.

На практике проверено, что получаемая поверхность не представляет идеальное зеркало. При рассмотрении под микроскопом видны небольшие точки. Оказывается, свободное пространство заполняется смазкой. В результате происходит влажный контакт между сопрягаемыми поверхностями.

Установка для электроискрового напыления:

Внимание! Установлено, что обычный двигатель ВАЗ 2106 (1600 см³) совершил пробег более 1200000 км. Его устанавливали в три кузова автомобилей. Те проработали до полного износа, а сам мотор после разборки показал, что износ коренных и шатунных шеек не превысил 0,01…0,02 мм. При таких параметрах не требуется перетачивание до следующего ремонтного размера.

Детонационное напыление

Самым перспективным способом восстановления параметров коленвала считается детонационное напыление. В этом процессе разгон потока порошка из бункера накопителя до поверхности происходит за счет энергии взрыва, произведенного внутри газового потока.

Используется детонационная пушка. У нее присутствует с одного конца охлаждаемый водой ствол. Его заполняет газовая смесь, которая при достижении нужной концентрации может взорваться.

В результате взрыва в ограниченном пространстве возникает струя, скорость которой 1000…1200 м/с. При соударении с твердой поверхностью в результате удара в зоне контакта температура повышается до 2000…2200 ⁰С. Происходит мгновенное разогревание зоны контакта, частица образует с телом жесткую связь. Ее крайне трудно разрушить механическим путем. Микросварка соединяет разнородные порошок и стальную поверхность.

Детонационное напыление твердых порошков:

После «выстрела» производится продувка ствола негорючим газом. Поток попадает не только на ствол, он направляется в зону сварки, охлаждает ее до 20…30 ⁰С. Затем возобновляется процесс. Происходит очередной выстрел. Еще определенное количество порошка подается на наплавку.

Этот способ наплавки (напыления) превосходит по своим параметрам любой другой вариант.

Внимание! Детонационное напыление может осуществляться не только на металлы. Поток порошка приваривается на пластики, керамику, стекло и другие тугоплавкие материалы.

В настоящее время по заказу заинтересованных предприятий может быть спроектировано и изготовлено индивидуальное высокотехнологичное оборудование. Конечно, цена на него может быть достаточно высокой. Высокое качество восстанавливаемых деталей позволит окупить капиталовложения.

Видео: восстановление коленвала.

Заключение

  • Восстановление деталей методом наплавления позволяет восстановить первоначальные размеры деталей.
  • Электроискровое и детонационное напыление создают поверхностный слой, покрытый порошком, состоящим из окислов титана. Такое покрытие служит в десятки раз дольше, чем оригинальные детали, изготовленные на заводе-изготовителе.

ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТОДОВ ВОССТАНОВЛЕНИЯ КОЛЕНЧАТЫХ ВАЛОВ

При ремонте коленчатых валов необходимо обеспечить следующие основные требования:

  1. Малое биение вспомогательных поверхностей (сальники, хвостовик, торцы) относительно коренных шеек (менее 0,02-0,03 мм)
  2. Минимальную эллипсность шеек (менее 0,005 мм)
  3. Галтели на краях шеек с радиусом не менее того, который был у нового вала.
  4. Параллельность осей шатунных и коренных шеек (не параллельность не более 0,1мм на 1 м).
  5. Уравновешенность коленчатого вала после ремонта.
  6. Одинаковый радиус кривошипа на всех шатунных шейках.
  7. Общую ось шатунных шеек, расположенных попарно(отсутствие скручивания вала).
  8. Восстановлен (до исходного размера) рабочий зазор
  9. Восстановлено взаимное расположение рабочих и вспомогательных  поверхностей
  10. Восстановлено качество рабочих поверхностей

Первые шесть требований являются строго обязательными и определяют качество ремонта и ресурс коленчатого вала и всего двигателя в целом. Шестое и седьмое требования являются желательными, и их выполнение дополнительно обеспечивает плавность работы двигателя из-за равномерной работы всех цилиндров.

Основными способами ремонта валов являются:

  1. Шлифование опорных шеек в ремонтный (уменьшенный) размер - применяется для  валов с равномерно изношенной поверхностью при наличии вкладышей (втулок) подшипников увеличенной толщины
  2. Правка с последующим шлифованием шеек в ремонтный  размер для деформированных и изношенных валов
  3. Наплавка или наварка (возможно с небольшим предварительным занижением размера шейки) с последующей правкой и шлифованием в ремонтный размер - для сильно изношенных и деформированных валов
  4. Аналогичен пункту З но шлифование производится в прежний размер шеек используется для вспомогательных и распределительных валов, где применяются, в основном только втулки подшипников стандартного размера
  5. Аналогичен пункту З но шлифование производится в размер, больший стандартного - применяется, в основном, для распределительных валов, устанавливаемых в изношенные или увеличенные в ремонтный размер опоры в головке блока цилиндров
  6. Правка без шлифования применяется для неизношенных валов, имеющих  большую остаточную деформацию
  7. Напыление износостойкого покрытия
  8. Гальваническое наращивание (отслаивание, хромирование, никелирование)
  9. Постановка дополнительных ремонтных деталей

Пренебрежение хотя бы одним из указанных способов ведет к ускоренному износу и выходу из строя ,как самого вала, так и сопряженных с ним деталей. Например, увеличенный зазор дает шум или стуки при работе, уменьшенный приводит к задирам, и заклиниванию, а также появлению различных дефектов коленчатого вала. Искривление оси опорных рабочих поверхностей вала увеличивает нагрузки. Из-за несоостности рабочих и вспомогательных поверхностей ускоряется износ элементов привода вала (цепи, ремни, натяжители) а также нарушается герметичность уплотнений вала. Низкое качество отремонтированной поверхности большая шероховатость и пониженная твердость, которые ускоряют износ и вала и сопряженных с ним деталей.

Сравнение методов восстановления коленчатых валов

Проведем сравнительный анализ существующих методов восстановления коленчатого вала их достоинство и недостатки. Определим, оптимальный и более целесообразный метод восстановления коленчатого вала. Рассмотрим достоинство, и недостатки способов восстановления, с помощью которых поверхность коленчатого вала восстанавливается до номинального размера. Например, напыление износостойкого покрытия имеет низкую прочность сцепления напыляемого слоя с основой. Но при применении этого способа не происходит изменение структуры материала детали, не возникает коробление, не снижается усталостная прочность. При восстановлении поверхности коленчатого вала способом наплавки изменяется структура материала, возникает коробление, снижается усталостная прочность, что не происходит при напылении. Преимуществом наплавки является возможность легировать и улучшать свойство исходного материала, получать требуемую величину наносимого слоя. Суть наплавки заключена в переносе металла проволоки на восстанавливаемую деталь при горении электрической дуги. При восстановлении валов могут быть использованы: дуговая и вибродуговая наплавка, а также наплавка под слоем флюса. Дуговая наплавка проводится порошковой проволокой, содержащей легирующие добавки, обеспечивающие с одной стороны, высокие механические свойства покрытия (твердость и прочность сцепления), а с другой - защиту металла окисления при сварке. Основным недостатком этого способа является сильный нагрев и деформация вала. В то же время-это один из самых простых способов наплавки. Наплавка под слоем флюса значительно более сложная как по подготовке поверхности, так и по самой технологии наплавки. Слой флюса, образующийся на поверхности, препятствует окислению металла и выгоранию легирующих элементов, поэтому здесь можно применять, например, стальную высокоуглеродистую легированную проволоку, обеспечивающую высокие механические свойства покрытия. Однако сильный нагрев вала также является существенным недостатком данного способа, практически не позволяющим использовать его для валов двигателей легковых автомобилей. Устранить перегрев вала позволяет вибродуговая наплавка. В этом случае сварочное приспособление, подающее про­волоку, имеет специальный механизм, создающий колебания сварочной проволоки. Перенос металла с проволоки на деталь осуществляется за счет чередования электрической дуги (нагрев) и короткого замыкания. Данный способ позволяет осуще­ствить подачу охлаждающей жидкости в зону наплавки. Охлаждение существенно снижает температуру и деформацию вала.

Практика восстановления различных валов двигателей легковых автомобилей показывает, что чем тоньше вал, т.е. меньше диаметры его шеек, тем более строгие требования к его перегреву.

Способ гальванического наращивания коленчатого вала

Способ гальванического наращивания славится своей высокой стоимостью реактивов, высокими требованиями к чистоте восстанавливаемой поверхности, вредности условий труда и загрязнению окружающей среды, но имеет возможность получать покрытие с различными свойствами(пористые, износостойкие, декоративные).В отличии от гальванического наращивания способ постановки дополнительных ремонтных деталей отличается своей дешевизной. При применении этого способа возникает необходимость тонкой разметки, проворачивание и отслаивание привариваемой ленты, изготовление специальной оснастки. В отличии от вышеперечисленных способов, способ металлизация обеспечивает высокую твердость напыляемого слоя. Однако, применяя металлизацию, необходимо учитывать, что нанесенный слой не повышает прочности детали. По этому применять металлизацию для восстановления деталей с ослабленным сечением не следует. Кроме этого необходимо знать, что сцепляемость напыляемого слоя с основным металлом недостаточно. Немаловажную роль при восстановлении коленчатого вала играют методы упрочнения. Как известно методы упрочнения можно разделить на классы: 1- с образованием пленок на поверхности; 2 класс-с изменением химического состава поверхностного слоя; 3 класс-с изменением структуры поверхностного слоя; 4 класс-с изменением энергетического запаса поверхностного слоя; 5 класс-с изменением шероховатости поверхностного слоя; 6 класс-с изменением структуры по всему объему металла. При изготовлении коленчатых валов двигателей транспортной техники широко используются способы упрочнения 2, 3, 6 класса. Недостатками способа второго класса является длительность процесса, вредность производства, высокая температура, поводка изделий и энергоемкость. Недостатком третьего класса является высокая стоимость и большие габариты оборудования, энергоемкость, вредность производства, снижения усталостной прочности изделия. Недостатком шестого класса является энергоемкость ,вредность производства, поводка изделия. Далее рассмотрим более подробно способы восстановления коленчатых валов.

Восстановление изношенных шеек коленвалов всех моделей!

Восстановление шатунных шеек коленвалов мы проводим на инновационном оборудовании, не имеющем аналогов в мире, предназначенного для восстановления шеек коленчатых валов, распределительных валов и других деталей типа "вал".

Характеристики поверхности шеек восстановленного коленвала по своим свойствам, превышают характеристики завода-изготовителя на 20%. 

  • Не подвергается коррозии
  •  Твердость до 60 ед. HRC
  • Толщина наращиваемого слоя 0,1 - 3 мм
  • Низкая пористость 0-0,5 %
  • Отсутствие термического воздействия

Восстановление также:

  • Валов рулевых реек легковых иномарок;
  • Посадочных мест под подшипники ведущих валов КПП К-700, К-701

Внимание! При восстановлении шлицевая часть не деформируется, валы не ведет!

 

 Посмотрите подробности о схеме работы нашего центра.

Технология восстановления коленвала

В  технологическом процессе предусматривается закалка шеек коленчатых валов ТВЧ в кольцевых индукторах. Сложность геометрии вала, наличие кривошипов и щек предопре­деляли необходимость изготовления индукторов из двух половин, которые после их установки на шейку вала замыкались. При такой конструкции индуктора очень трудно обеспечить необходимую равномерную ширину и глубину закаленного слоя из-за невоз­можности обеспечить хороший электрический контакт по всей площади разъема индуктора и магнитной асимметрии, вызванной различными массами щек по окружности шеек, которые соответ­ственно создают различные магнитные сопротивления магнитному молю индуктора. Разъем индуктора и асимметрия магнитного поля вызывают неравномерную ширину и глубину закаленного слоя. И результате ширина закаленного слоя шеек нередко колеблется до 10—15 мм. Неравномерность нагрева в сочетании с неравно­мерностью охлаждения, обусловленной падением душевых струй В одни и те же точки на поверхности шеек, вызывает образование закалочных микротрещин, особенно при засорах нескольких ря­дом расположенных спрейерных отверстий на индукторе. Эти же причины усугубляют и образование закалочных микротрещин на кромках масляных каналов, которые значительно снижают усталостную прочность вала. Разработка и внедрение установок для закалки способом растушевки с вращением вала в значитель­ной степени устранило неравномерность нагрева и охлаждения, ликвидировало условия для образования микротрещин, умень­шило неравномерность ширины закаленной зоны. Недоста­ток разъемных кольцевых индукторов — трудность регулирова­ния интенсивности нагрева по длине шейки, невозможность регу­лирования температуры на отдельных ее элементах. Лучшее ре­шение дало применение петлевых секторных индукторов, охваты­вающих часть окружности шейки вала. Такая конструкция индуктора, снабженного спрейерами, позволяет в широких пре­делах регулировать интенсивность нагрева на отдельных элемен­тах шеек. Достигается это изменением соотношения его ширины и длины, сечения меди отдельных сторон петли, а также приме­нением пакетов магнитопроводов.

Эти свойства петлевых секторных индукторов позволили устра­нить перегрев кромок масляных каналов и неравномерность их температуры, отказаться от их экранировки медными пробками, а также уменьшить неравномерность ширины слоя до 1 мм. Зазор между шейкой и индуктором поддерживается с помощью роликов или твердосплавных опор. Закалка шеек способом растушевки с применением односторонне расположенных петлевых индукто­ров, охватывающих часть поверхности при вращающейся детали, обеспечило равномерный нагрев по всей шейке, повысило качество коленчатых валов. Улучшение качественных показателей, опре­деленных на опытных партиях коленчатых валов из сталей 50Г-СШ и 50ХФА, закаленных на установках с петлевыми индук­торами, характеризуется практически полной ликвидацией микро­трещин на кромках масляных каналов при аннулировании их экранировки, уменьшением дефектов на шейках в зоне разъема штампа в 4 раза, уменьшением шлифовочных микротрещин на шейках в 7 раз. Снижение различного рода микротрещин объяс­няется прежде всего уменьшением остаточных внутренних зака­лочных напряжений.

Способ растушевки позволяет калить шейки вала с выходом закаленного слоя на галтель. Таким способом закаливалась пар­тия коленчатых валов из стали 50Г-СШ в нормализованном со­стоянии. Испытания показали, что предел их выносливости уве­личивается до 60%. Однако при шлифовании шеек с закаленными галтелями, в связи с тяжелыми условиями работы абразивного круга наблюдаются прижоги и трещины, повышение шерохова­тости поверхности галтелей и торцов. Поэтому необходимы дальней­шие исследования и отработка технологии шлифования, в частности применение кругов прерывистого шлифования и т. д.

Выбор правильного способа охлаждения в процессе закалки определяет прокаливаемость и, следовательно, степень использования прочностных свойств металла, применяемого для данной детали. В связи с этим при  переходе в изготовлении деталей  углеродистых сталей к легированным необходимо   тщательно   исследовать,  обеспечивается ­ли надлежащая  прокаливаемость и нет ли резервов, которые можно реализовать улучшением процесса охлаждения при закалке.  Улучшение процесса охлаждения определятся выбором не только рационального для  данной детали способа, но и самой охлаждающей среды.  Традиционные  зака­лочные среды — вода и индустриальное ма­сло во многих случаях не обеспечивают оптимальных скоростей охлаждения с целью получения оптимальных  прочностных свойств деталей,  определяемых прокаливаемостью, твердостью и величиной остаточных напряжений. Разница в охлаждающих свойствах масла и воды слишком велика, ее невозможно ликвидировать выбором способа охлаждения и регулированием интенсивности циркуля­ции закалочной среды. Правда, за последние годы этот недостаток устраняется применением водных растворов неорганических и химических веществ. Для поверхностной закалки с душевым охлаждением коленчатых валов и других деталей из легированных к и успешно используется созданная на ЯМЗ полимерная закалочная среда ЗСП-1. Физическая сущность регулирования скорости охлаждения в таких закалочных средах заключается в образовании вокруг нагретой детали слоя полимера, обладающего по сравнению с водой лучшими физико-химическими свойствами, обеспечивающими более мягкое, равномерное охлаждение и закалку без мягких пятен. Образуемая на поверхности закаливаемой детали пленка полимера по мере охлаждения частично вновь растворяется. Скорость охлаждения регулируется изменениями концентрации раствора. Особое значение полимерные закалочные среды имеют для расширения области применения поверхностей закалки ТВЧ деталей из легированных марок сталей, для которых нельзя применять воду вследствие трещинообразования.

Восстановление коленчатого вала.

Замена индустриального масла жидкостью ЗСП-1 при закалке коленчатых валов двенадцатицилиндровых двигателей из стали 60ХФА обеспечила повышение износостойкости за счет увеличения твердости после закалки с НRС 60—61 до НRС 63—64, а применение вращения вала при закалке шеек снизило величины коробления . Одновременно достигнуто снижение растягивающих остаточных напряжений при закалке, что проявилось в повышении изгибной усталостной прочности на 9% и крутиль­ной усталости на 40%.

Закалка ТВЧ повышает твердость, а следовательно, и износо­стойкость шеек коленчатого вала. Однако при обычно применяе­мой технологии закаленная зона на шейках расположена на рас­стоянии 8-10 мм от щеек, а галтели, являясь концентраторами напряжений, остаются незакаленными. Поэтому усталостные раз­рушения в зоне галтелей — одна из причин поломок коленчатых валов.

С целью повышения усталостной прочности коленчатые валы шести- и восьмицилиндровых двигателей на ЯМЗ упрочняют методом пластического деформирования путем обкатки галтелей роликами. Упрочнение осуществляется на специальных полуав­томатических станках фирмы «Хегеншайдт», где одновременно обкатываются все галтели коренных и шатунных шеек за один цикл работы станка

По рекомендации фирмы упрочнение должно быть завершающей операцией технологического процесса и производиться на полностью обработанной детали. Такая тех­нология и была заложена при создании специального станка. Однако уже при первом испытании станка выявилось, что боль­шинство валов после операции обкатки получало деформации, выходящие за пределы допуска чертежа (после обкатки биение коренных шеек достигло на некоторых валах 0,2 мм при допуске 0,03 мм). Исследования, проведенные с целью установления влияния усилия и времени обкатки на величину и направление деформации, не выявили какой-либо закономерности. Это дало Основания считать, что избежать деформации детали не представляется возможным, так как полученные поводки являются след­ствием  уплотнения  наружных  поверхностных  слоев металла в зоне галтели. Устранение биения вала за счет введения правки исключалось, так как при этом возможно некоторое снижение усталостной прочности коленчатых валов. Известны методы, когда упрочнение галтелей производится перед окончательным шлифо­ванием шеек, для чего галтели поднутряются в тело вала, и окон­чательное шлифование шеек выполняется после упрочнения гал­телей. Однако такая технология требовала перестройки процесса и введения дополнительных специальных высокоточных станков для протачивания поднутренных галтелей. С целью использова­ния имеющегося оборудования поточной линии разработан тех­нологический процесс, предусматривающий поднутрение галтелей только на коренных шейках, одновременную обкатку всех корен­ных и шатунных шеек с последующим окончательным шлифова­нием только  коренных  шеек.

Восстановление коленчатого вала.

Принципиальное отличие данной технологии заключается в том, что профилирование поднутренных галтелей производится не токарной обработкой, а шлифованием одновременно с предвари­тельным шлифованием коренных шеек. Технологический маршрут обработки шеек вала, включающий подготовительные (перед обкаткой) и завершающие операции по изготовлению вала, имеет следующие операции:

1 — предварительное шлифование торцов коренных шеек;

2 — получистовое шлифование коренных шеек С одновременным профилированием поднутренных галтелей;

3 — чистовое шлифование шатун­ных шеек и галтелей;

4 — шлифо­вание хвостовика переднего конца вала под фальшгалтель и стяжной хомут;

5 — обкатывание;

6 — окон­чательное шлифование коренных шеек;

7 — суперфиниширование и полирование коренных и шатун­ных шеек.

повреждение, симптомы, ремонт и расходы

Что делать, если коленвал неисправен?

Коленчатый вал: повреждение, симптомы, ремонт и расходы

Повреждение коленчатого вала встречается редко в современных автомобилях, но тем не менее все же происходит время от времени. Стоит ли в этом случае ремонтировать автомобиль (стоит ли игра свеч)? Какими затратами обернется ремонт коленвала? Отвечаем на наиболее важные вопросы. 

 

Смотрите также: Сломался датчик положения распредвала: симптомы, ремонт, затраты

 

Коленчатый вал – важный элемент двигателя внутреннего сгорания. Это та деталь, которая превращает кинетическую энергию, получаемую при сгорании топлива в двигателе, в механическую. Также коленвал служит связующим звеном между двигателем и коробкой передач, которая в свою очередь распределяет крутящий момент на колеса. К сожалению, если коленвал выходит из строя из-за дефекта, дорогостоящего ремонта не избежать. 

 

Дефект коленчатого вала: причины и симптомы

Коленчатый вал: повреждение, симптомы, ремонт и расходы 

В современных машинах повреждение коленвала стало довольно-таки редким явлением. Обычно коленчатый вал может выйти из строя в основном по двум причинам: нехватка моторного масла и превышение нагрузки на двигатель. Последняя причина современным машинам не грозит, поскольку электроника контролирует все функции двигателя и отключает подачу топлива, когда двигатель начинает испытывать повышенную нагрузку. Особенно эта защита актуальна, когда стрелка на тахометре находится на красной отметке.

 

Получается, подобная защита является своеобразным электронным ограничением оборотов двигателя, точно так же как работает электронный ограничитель скорости, встроенный во все современные автомобили. 

 

Чаще же всего убить коленвал можно нехваткой моторного масла. Когда коленвалу не хватает смазки, это разрушает шатунные подшипники и затем более крупные основные подшипники, в которых вращается коленвал. Однако для наступления фактического ущерба от нехватки масла требуется довольно много времени – примерно до четверти часа, до тех пор, пока остаточное моторное масло в герметичных подшипниках не будет полностью использовано. В такой ситуации из-за сухого трения начнется разрушение подшипников и износ коленвала.

Но почему в современных автомобилях поломка коленвала – более редкое явление, чем в старых машинах? Все дело в том, что во многих современных машинах двигатели оснащены турбиной, которая быстрее выйдет из строя в случае острой нехватки моторного масла. Так что, по сути, коленвал не успеет получить критичный износ.

 

Тем не менее в некоторых современных автомобилях все же случается поломка коленвала, которая, как правило, дает о себе знать грохотом (громким стуком). 

 

 

 

 

Ремонт и стоимость поврежденного коленчатого вала

 

К сожалению, ремонт коленвала – очень сложный процесс, который могут делать не многие технические центры. Ведь в этом случае нужна шлифовка коленчатого вала на специальном оборудовании. Вот виды возможных работ при восстановлении изношенного вала:

 

  • чистка каналов
  • замена подшипников

 

Также в некоторых случаях старый коленвал может нуждаться в термообработке. А иногда нужна балансировка коленвала. К сожалению, для этих работ требуются специалисты высокого класса, а также дорогостоящее оборудование. 

 

Также не забывайте, что, прежде чем приступить к ремонту коленвала, нужно его еще демонтировать, а после ремонта поставить на место. Для многих автомобилей это обходится в круглую сумму, так что в итоге будет проще купить новый коленвал, чем ремонтировать старый. Вот для примера расценки на ремонт коленвала в одном из автосервисов Москвы. Причем это еще не высокие ценники. 

Коленчатый вал: повреждение, симптомы, ремонт и расходы

 

Логично, что раз придется разбирать мотор, то вместе с ремонтом коленвала придется также проводить и другие работы. В этом случае восстановление работоспособности коленвала может вылиться автовладельцу в круглую сумму. В некоторых случаях будет проще купить контактный подержанный мотор. Можно также обратиться в специализированные компании, которые занимаются восстановлением моторов. В таких компаниях вы можете приобрести уже готовый восстановленный двигатель на свою машину. В этом случае, чтобы уменьшить стоимость восстановленного мотора, вы можете сдать двигатель со сломанным коленвалом в качестве зачета в стоимость восстановленного. 

 

Структура и функция коленчатого вала

 

Если вы хотите понять функцию коленвала, то, чтобы это было проще, вспомним, что такое велосипедные педали, которые соединены между собой специальным валом. Ваши ноги при вращении педалей выполняют точно такую же роль, которую играют в двигателе поршни, прикрепленные к шатунам, толкающим коленвал. На велосипеде, чтобы вращать колеса, вам нужно крутить педали вверх и вниз.

По сути, наши ноги на велосипеде (если их сравнивать с конструкцией двигателя) представляют собой два поршня с шатунами, которые ходят вверх и вниз в двухцилиндровом моторе. Вместо же звездочки, которая, вращаясь от движения педалей, передает по цепи крутящий момент на заднее колесо, в двигателях внутреннего сгорания используется коленвал, который и преобразует энергию, получаемую от хода поршней и шатунов, в механическую. С одной стороны коленвала расположен маховик, который передает крутящий момент на коробку передач. 

 

Коленчатый вал должен выдерживать высокие нагрузки

 

Сегодня в современных автомобилях в двигателях используется коленвал, с каждой стороны которого находится подшипник. Со временем подшипники изнашиваются и между ними и поверхностью коленвала появляется люфт, что приводит к износу коленвала. 

Коленчатый вал: повреждение, симптомы, ремонт и расходы

К счастью, современная конструкция двигателя способна долгое время выдерживать большие нагрузки. В том числе способны выдерживать нагрузку и современные коленчатые валы. Например, в дизельном современном двигателе каждый ход шатуна испытывает от воспламенения топлива нагрузку в 10 000 кг, которая, естественно, передается на коленвал. 

 

Смотрите также: Двигатели, в которых могут загнуться клапана: Зачем они нужны

 

Итак, на короткое время в одно мгновенье на шатуне присутствует сила, эквивалентная десяти тоннам, которая воздействует на коленвал. И это мы говорим только об одном шатуне. Вы представляете, какую нагрузку получает коленвал в восьмицилиндровом моторе? 

 

И это еще не все. В зависимости от конструкции двигателя коленчатые валы также подвержены вибрациям. Поэтому многие автопроизводители стараются сделать коленчатые валы достаточно прочными и долговечными. Например, коленвал может быть изготовлен из высококачественной стали. Особенно для мощных турбированных высокооборотистых дизельных двигателей.

Коленчатый вал: повреждение, симптомы, ремонт и расходы

Для атмосферного (нетурбированного) бензинового двигателя коленвал может быть уже не столь прочен. Поэтому производители часто еще недавно многие коленчатые валы изготавливали из чугуна. Сегодня же в мире наблюдается тенденция по снижению веса автомобиля. В первую очередь двигателя.

 

Смотрите также: Почему двигатели автомобилей не плавятся?

 

В итоге вместо чугунных блоков двигателя во многих современных авто стали использоваться блоки цилиндров из алюминия. Также производители стали использовать облегченные поршни и шатуны. Не обошла эта мода на легкое и коленчатые валы, которые также заметно полегчали. Все это, конечно, не добавляет машине надежности и увы, не гарантирует долгий срок службы двигателя.

Ремонт коленчатого вала двигателя - профессионально в СПб!

Коленчатый вал представляет собой деталь сложной формы, имеющую несколько шеек, на которые крепятся шатуны. Коленвал получает от шатунов усилие и затем преобразовывает его в крутящий момент. Является составной частью кривошипно-шатунного механизма. Ремонт коленчатого вала заключается в перешлифовке его шеек, коренных и шатунных, под ремонтный размер.

Содержание статьи:

Устройство коленвала автомобиля, устройство коленчатого вала

Коленчатый вал состоит из следующих основных элементов:

  1. Коренные шейки – опоры вала, лежащие в коренных подшипниках, расположенных в картере двигателя;
  2. Шатунные шейки – опоры, с помощью которых вал соединяется с шатунами;
  3. Щёки (цапфы) коленвала – соединяют коренные и шатунные шейки;
  4. Выходная часть коленвала – часть коленчатого вала, на которой устанавливается шестерня или шкив отбора мощности для привода ГРМ (газораспределительного механизма) и других вспомогательных агрегатов, узлов и систем;
  5. Противовесы – разгружают коренные подшипники от центробежных инерционных сил первого порядка, вызванных неуравновешенными массами кривошипа и нижней части шатуна.

Коленчатые валы бывают разборные и неразборные. В автомобилях применяются неразборные коленчатые валы.

Проверка геометрии коленчатого вала

Перед тем, как отправить коленчатый вал на шлифовку, нужно проверить геометрию вала и, уже исходя из результатов проверки, выбирать соответствующую технологию ремонта.

Перед началом проверки вал устанавливают крайними коренными шейками на призмы и с помощью индикаторной стойки измеряют биение средних шеек. Затем проверяют биение поверхностей сальников и хвостовика, с максимальной тщательностью измеряют диаметры коренных и шатунных шеек. Особое внимание обращают на износ средней и крайних  коренных шеек, и на эллипсность шатунных шеек. Эллипсность замеряют в нескольких плоскостях для получения более точных измерений.

Исходя из полученных результатов, выбирают способ ремонта. Если величина биения средних коренных шеек вала относительно крайних не превышает 0,1 мм, то выл можно отшлифовать. В случае превышения этого показателя вал необходимо править.

Перед тем, как приступить к ремонту, нужно проконтролировать несколько важных моментов.

Если вал шлифовали ранее, нужно проверить соосность хвостовика и поверхностей сальников коренным шейкам и уточнить наличие вкладышей нужного ремонтного размера. Особенно необходимо такое уточнение при ремонте валов двигателей многих иномарок, так как нередки ситуации, когда вкладышей нужного ремонтного размера нет в продаже, они существуют только в каталогах.

Если вал имеет шейки, сильно перегретые после разрушения подшипников, его следует проверить магнитным дефектоскопом на отсутствие трещин. Трещины, уходящие глубоко в тело вала или явно заметные невооруженным взглядом являются основанием для его выбраковки.

Коленчатый вал также выбраковывается в случае, когда износ шеек превышает максимальный ремонтный размер. В крайнем случае, изношенные шейки вала можно попытаться восстановить методами наварки или наплавки.

Завершает подготовку к ремонту коленчатого вала операция по удалению заглушек и промывке внутренних каналов. Это процедура носит обязательный характер, так как во внутренних каналах скапливается большое количество грязи, которая способна испортить самый качественный ремонт коленчатого вала.

Шлифовка коленчатого вала

Коленчатые валы шлифуют на специализированных шлифовальных станках, имеющих приспособления, которые позволяют смещать ось коренных шеек относительно оси вращения вала в станке. Это нужно для шлифования шатунных шеек. Кроме того, результат ремонта во многом зависит от состояния шлифовального станка и точности его наладки.

До начала шлифовки необходимо провести еще одну проверку. Вал устанавливают в центрах и замеряют биение хвостовика и поверхности заднего сальника, которое не должно превышать 0,01-0,02 мм. Если биение превышает допуск, то будет невозможно шлифовать коренные шейки вала, в этом случае необходима правка центровых фасок вала. Фаски правятся несколькими способами: протачиванием, притиркой и шабрением.

Шлифовать коленчатый вал начинают с шатунных шеек. Это связано с тем, что после обработки шатунных шеек могут резко изменить значение внутренние напряжения в их поверхностном слое, что может быть причиной деформации всего вала. И если сначала были зашлифованы коренные шейки, то их ось изогнется, а шейки получат взаимное, иногда совсем не малое, биение. То есть, вся работа пойдет насмарку.

Таким деформациям особенно подвержены валы, шатунные шейки которых имеют малый диаметр и не имеющие полноценных противовесов. Такие валы стоят на некоторых двигателях  Mercedes, Volvo, Chrysler, Lincoln и на многих «японцах».

Иногда перед началом шлифования шатунных шеек необходимо предварительно обработать поверхности вала, которые зажимаются кулачками. Это происходит в случаях, когда такие поверхности являются некондиционными (например, восстановлены наваркой металла). Это нужно для того, чтобы не «потерять» базу для обработки шатунных шеек.

И это опять еще далеко не все. Установив вал в патроны станка необходимо устранить дисбаланс, вызванный смещение вала. Для этого на планшайбах против патронов станка закрепляются специальные балансировочные грузы, масса и расположение которых подбирается исходя из массы самого вала и радиуса кривошипа. Затем нужно добиться совпадения оси вращения вала с осью шейки, подвергаемой обработке. А еще лучше, если получится добиться совпадения с осью «парных» шеек. Это позволит достигнуть наивысшего качества шлифовки. И лишь только после этого можно начинать шлифовать шатунные шейки вала.

Следующий этап ремонта заключается в обработке коренных шеек. Для их обработки коленчатый вал устанавливают в центрах, Задний центр при этом неподвижно фиксируется стопором, чтобы избежать проскальзывания вала в центровой фаске. Также важно, чтобы центра зажимали вал с минимальным усилием, иначе вал в станке деформируется.

Остается только проверить и отрегулировать величину биения различных поверхностей и можно начинать обработку коренных шеек.

Шатунные и коренные шейки начинают шлифовать с тех, которые имеют максимальный износ, чтобы определить в какой они выйдут ремонтный размер.

При грамотном выполнении всех операций по шлифованию коленчатого вала можно добиться того, что конусность, эллипсность и взаимное биение шеек будут иметь лучшие значения, чем у новых валов.

После обработки коленчатого вала на шлифовальном станке обязательно необходимо удалить микронеровности и сгладить острые кромки смазочных отверстий. Такая операция называется доводкой.

Осуществляют доводку двумя способами: суперфинишной обработкой и полировкой.
В первом случае достигается более высокий результат, но процесс довольно сложный, требует применения специального оборудования и применяется в основном в массовом производстве.

Процесс полировки проще и гораздо доступнее. Отшлифованные шейки вала вручную полируют сначала мелкозернистой  наждачной бумагой, вставленной в специальные захваты, а затем абразивной пастой.

Конечный результат – надежная и долговечная работа коленчатого вала –  во многом зависит профессионализма механика-моториста, характеристик и точности шлифовального оборудования и, конечно, от мастерства специалиста-шлифовщика.

Правка коленвала профессионально!

Править коленчатый вал следует в том случае, когда, как было написано выше, биение средних шеек коленвала превышает 0,1 мм относительно крайних.

Специалистам известно несколько способов правки коленчатого вала, но большинство из них имеют различные недостатки, которые были учтены при разработке уникального способа, получившего название «метод поэлементной холодной правки» или метод Буравцева.

Данный метод позволяет править коленчатые валы, имевшие изначальное биение шеек более 1 мм с конечным результатом всего 0,01 мм! Такой результат не давал ни один из ранее известных способов правки коленчатых валов. Более того, качественная правка способна заменить шлифовку, особенно это касается новых «заводских» коленчатых валов, которые часто имеют недопустимо большое биение (от 0,05 мм и более).

Достижение высокого качества ремонта коленчатого вала возможно только при правильном выполнении всех технологических приемов во время шлифования и доводки рабочих поверхностей шеек и гаптелей коленвала.

Специалисты Автопрайд качественно выполнят необходимые работы по ремонту, шлифовке коленчатых валов двигателей любых автомобилей иностранного производства не старше 2000 года выпуска. Капитальный ремонт двигателя требует серьезного подхода.

Как отремонтировать негерметичное уплотнение коленчатого вала

Утечки масла в машине никогда не приносят удовольствия. Если вы просто не разочаровались в своей машине и просто пытаетесь выбраться из нее последние несколько миль, прежде чем она отправится на свалку, утечки масла могут быть одной из самых неприятных проблем, которые могут возникнуть с вашей машиной. Утечки масла вызывают в вашем автомобиле самые разные проблемы. Во-первых, они создают беспорядок. Утечки масла покроют двигатель, трансмиссию и днище автомобиля масляной пленкой, которую трудно удалить.Эта масляная пленка на металлических частях вашего автомобиля будет притягивать дорожную пыль и грязь, покрывая все слоем черной грязи, которая может сделать вашу машину удивительно сложной для работы. Эта масляная пленка на шлангах и проводах может ускорить их разрушение и привести к утечкам вакуума или проблемам с электричеством.

Вытекающее масло не только загрязняет, но и может привести к ожогам масла в горячей зоне двигателя, что приведет к образованию вредных паров и опасности возгорания. Что наиболее важно, утечка масла может привести к опасно низкому уровню масла в двигателе, что может привести к ускоренному износу двигателя и возможным катастрофическим повреждениям.Если уровень масла в двигателе становится слишком низким, подшипники коленчатого и распределительных валов не будут смазаны должным образом, а в крайних случаях масляный насос может открыться, что приведет к низкому давлению масла и серьезным проблемам.

В течение многих лет наиболее распространенным способом устранения утечек масла был разбор большей части двигателя и замена протекающей прокладки или уплотнения. Прокладка, обычно сделанная из бумаги, пробки или резины, закрывает два неподвижных объекта в вашем двигателе, чтобы масло оставалось там, где оно должно быть.Это касается таких компонентов, как крышки клапанов, крышки привода ГРМ или масляный поддон. С другой стороны, уплотнения находятся на концах валов и не позволяют маслу просачиваться через вал во время его вращения. Каждый вал в вашем двигателе, например, коленчатый вал или распределительные валы, опирается на подшипники, которые необходимо смазывать маслом под давлением, чтобы предотвратить их быстрый износ. Это смазочное масло должно содержаться внутри вашего двигателя, где вал выходит из двигателя, иначе у вас будет утечка масла. Уплотнения в вашем двигателе выполняют эту задачу в широком диапазоне температур, оборотов двигателя и других суровых условиях.

Есть много вещей, которые могут вызвать утечку через уплотнения двигателя. Во-первых, простой износ может привести к тому, что внутренняя часть уплотнения вала изнашивается настолько, что через нее начнет пропускать масло. Низкий уровень масла также может ускорить этот процесс. Материал, из которого сделаны уплотнения вала, также может начать деформироваться, если ваш автомобиль не используется регулярно, а валу позволяют оставаться в неподвижном состоянии в течение нескольких месяцев. Кроме того, недостаточное использование может привести к тому, что уплотнения начнут высыхать, так как резина остается податливой из-за постоянной масляной ванны, которую они получают при нормальной работе двигателя.

В некоторых случаях заменить прокладку или уплотнение относительно легко. Если у вас двигатель с верхним расположением распределительных валов, сальники распределительных валов могут быть легко доступны в верхней передней части двигателя. Точно так же уплотнения клапанной крышки обычно не требуют снятия многих компонентов для замены, поскольку они находятся на верхней части вашего двигателя. К сожалению, уплотнение коленчатого вала в двигателе заменить труднее всего. Коленчатый вал будет иметь уплотнения спереди и сзади двигателя, и для их замены потребуется снять значительную часть двигателя.В некоторых случаях двигатель даже потребуется снять с автомобиля, чтобы заменить сальники коленчатого вала.

К счастью, современные технологии позволили BlueDevil разработать простую в использовании присадку к моторному маслу, с помощью которой можно отремонтировать сальники коленчатого вала, так что вам никогда не придется выполнять всю работу по их замене. Задний главный уплотнитель BlueDevil специально разработан для ремонта сальников коленчатого вала. BlueDevil Rear Main Sealer - это химический герметик, не содержащий твердых частиц, который восстанавливает ваши уплотнения коленчатого вала до их первоначального размера и гибкости, восстанавливая их способность уплотнять ваш коленчатый вал и останавливая утечку масла.

Для получения дополнительной информации о заднем основном уплотнении BlueDevil посетите страницу с информацией о продукте здесь: Задний главный уплотнитель

Вы можете приобрести задний основной уплотнитель BlueDevil по ссылке выше или в любом из наших партнерских местных магазинов автозапчастей, например:

  • AutoZone
  • Advance Автозапчасти
  • Bennett Auto Supply
  • CarQuest Автозапчасти
  • НАПА Автозапчасти
  • Автозапчасти O’Reilly
  • Пеп Мальчики
  • Fast Track
  • Бампер к специалистам по автозапчастям бампера
  • Дистрибьютор S&E Quick Lube
  • DYK Automotive

Фотографии предоставлены:

коленвал.jpg - Алекс Ковач - Лицензия Creative Commons через Викимедиа - Оригинальная ссылка
crankshaft_bearings.jpg - Автор VX1NG - Лицензия Creative Commons Через Викимедиа - Исходная ссылка

.

Двухминутная технология Малый блок

Нужны советы по настройке карбюратора, переводу автомобиля на пропановое топливо или просто помощь в установке комплекта холодного воздуха? Ознакомьтесь с этими замечательными советами в категории «Воздух и топливо».

Когда дело доходит до грунтовки и покраски вашего проекта, нужно многое знать.Узнайте, как намочить песок, подправить дефекты краски, нарисовать специальную графику аэрографом и многое другое в категории Body & Paint.

Узнайте, как правильно улучшить свою езду с помощью дисковых тормозов, правильно обкатать новые колодки и многое другое в категории «Тормоза».

Они заядлые гонщики, чемпионы по гонкам и профессиональные строители. Откройте для себя настоящих лидеров прошлого и настоящего в категории «Автолюбители».

Изготовьте собственное трубчатое шасси, отремонтируйте эту разбитую раму и узнайте у профессионалов, как безопасно восстановить переднюю часть, используя эти советы из категории шасси.

Независимо от того, заменяете ли вы карданный шарнир, разбираете ли вы раздаточную коробку или нуждаетесь в ремонте трансмиссии, категория трансмиссии поможет вам.

С этими советами из категории «Электрооборудование» можно выполнить электромонтаж прицепного грузовика, отремонтировать генератор или выполнить идеальное соединение проводов.

Запачкайте руки этими техническими советами по двигателям, чтобы проверить двигатель на свалке, зазоры и шатание поршневых колец или получить урок по технологии Pro Stock Engine в категории двигателей.

Ничто так не приносит вам удовлетворения, как осознание того, что вы построили его сами.Используя эти советы, вы узнаете, как сделать свой глушитель, спроектировать собственную выхлопную систему или научиться охлаждать коллекторы для большей мощности в категории Выхлоп.

Изготовление фасада может быть сложной задачей, но этого не должно быть, если вы будете следовать этим советам.Узнайте, как отремонтировать оконный канал, сделать патч-панель, хромированные детали из стеклопластика и многое другое в категории «Экстерьер».

Подготовьте сварщика, потому что он вам понадобится! Изготавливайте свои собственные дверные ручки, бамперы, консоли и многое другое с помощью этого руководства из категории «Производство».

Используйте эти технические советы по бюджету в своем следующем проекте при создании индивидуальной прокладки или устранении этой раздражающей утечки из коллектора в категории «Прокладки и уплотнения».

Один из самых простых способов повысить мощность вождения - снизить рабочую температуру двигателя.Категория «Отопление и охлаждение» может дать вам несколько советов, как сохранять хладнокровие.

Верните свой стартер или модернизируйте этого дистрибьютора очков GM правильным способом, без хлопот в категории зажигания.

Вы будете проводить много времени в своей поездке.Убедитесь, что ваш интерьер в отличной форме, не ломая деньги! Воспользуйтесь этими замечательными советами из категории «Интерьер».

Синтетическое или обычное масло больше не обсуждается. Ознакомьтесь с этими обучающими демонстрациями о преимуществах использования синтетического моторного масла в категории «Масла и жидкости».

Невозможно выполнить работу без правильных инструментов. Узнайте, как сделать собственное специализированное оборудование для нужного проекта, из категории «Инструменты».

Обновите свою езду с диагональных до радиальных шин и узнайте, как построить свой собственный обод с замком для вашего внедорожника.Есть даже советы о том, как установить шины большего размера, не прибегая к дорогостоящему подъемному комплекту. Все это в категории шин.

.

Как работает коленвал - Все подробности

При сгорании топлива поршень выстреливает прямо вниз по цилиндру, работа коленчатого вала заключается в преобразовании этого поступательного движения во вращение - в основном за счет поворота и подталкивания поршня вверх по цилиндру.

Терминология коленчатого вала достаточно специализированная, поэтому мы начнем с названия нескольких частей. А журнал это часть вала, которая вращается внутри подшипника. Как видно выше, шейки коленчатого вала бывают двух типов: коренные шейки образуют ось вращения коленчатого вала, а шатунные шейки закреплены на концах шатунов, доходящих до поршней.

Для дополнительной путаницы шейки шатуна сокращенно обозначаются шатунными шейками и также обычно называются шатуны , или цапфы головные . Цапфы стержней соединены с главными шейками полотна .

Расстояние между центром коренной шейки и центром пальца коленчатого вала называется радиус шатуна , также называемый ход кривошипа . Это измерение определяет диапазон хода поршня при вращении коленчатого вала - это расстояние сверху вниз известно как ход .Ход поршня будет в два раза больше радиуса кривошипа.

Задний конец коленчатого вала выходит за пределы картера и заканчивается фланец маховика . Этот прецизионно обработанный фланец прикреплен болтами к маховик , большая масса которого помогает сгладить пульсацию поршней, срабатывающих в разное время. Через маховик вращение передается через трансмиссию и главную передачу на колеса. В АКПП коленчатый вал прикручен к коронная шестерня , несущий гидротрансформатор, передавая привод на автоматическую коробку передач.По сути, это мощность двигателя, а мощность передается туда, где она необходима: гребные винты для лодок и самолетов, индукционные катушки для генераторов и опорные колеса транспортного средства.

Передний конец коленчатого вала, иногда называемый носиком, представляет собой вал, выходящий за пределы картера. Этот вал будет заблокирован с зубчатым колесом, которое приводит в движение клапанный механизм через зубчатый ремень или цепь [или, в высокотехнологичных приложениях, зубчатые передачи], и шкив, который передает мощность через приводной ремень на такие аксессуары, как генератор переменного тока и водяной насос .

Детали коленчатого вала

Основные журналы

коренные шейки или просто главные шейки зажаты в блоке двигателя, и двигатель вращается вокруг этих шейек. Все шейки коленчатого вала будут обработаны идеально гладкими и круглыми и часто закалены. Основные шейки закреплены в седлах, в которых установлена ​​сменная вкладыш подшипника буду сидеть. Подшипник мягче, чем шейка, и его можно заменять по мере износа, и он спроектирован так, чтобы поглощать небольшое количество загрязнений, если таковые имеются, чтобы не повредить коленчатый вал.А крышка коренного подшипника затем прикручивается к шейке болтами и затягивается с точным крутящим моментом.

[Схема главной цапфы с подшипниками и отверстиями]

Цепи движутся по масляной пленке, которая вдавливается в пространство между шейкой и подшипником через отверстие в седле коленчатого вала и соответствующее отверстие во вкладыше подшипника. При правильном давлении масла и подаче масла шейка и подшипник не должны соприкасаться.

Шатунные шейки

шатунные шейки смещены от оси вращения и прикреплены к большие концы шатунов поршней.Как ни странно, их также часто называют шатуны или Шатунные опоры . Подача масла под давлением идет через наклонный масляный канал, просверленный от основной шейки.

В некоторых шатунах просверлено отверстие для масла, позволяющее распылять масло на стенку цилиндра. В этом случае опорные подшипники шатуна будут иметь канавку для подачи масла в шатун.

Смазка коленчатого вала

Контакт металл-металл - враг эффективного двигателя, поэтому и главные шейки, и шейки стержней движутся по масляной пленке, которая находится на поверхности подшипника.

Подать масло к коренному подшипнику скольжения очень просто: масляные каналы от блока цилиндров ведут к каждому седлу коленчатого вала, а соответствующее отверстие в корпусе подшипника позволяет маслу достигать шейки.

Подшипники шейки шатуна требуют такой же смазки, но они вращаются вокруг коленчатого вала со смещением. Для подачи масла к этим подшипникам масляные каналы проходят внутри коленчатого вала - через основную шейку, по диагонали через перемычку и через отверстия в шейках шатунов.Канавка в подшипнике коренной тяги позволяет маслу непрерывно продавливать масло по каналу к шейкам шатуна, чему способствует выброс наружу центробежной силой вращающегося коленчатого вала.

Зазоры между шейками и подшипниками являются основным источником давления масла в двигателе. Если зазоры слишком велики, масло вытекает свободно, а давление не поддерживается. Слишком малые зазоры вызовут высокое давление масла и риск контакта металла с металлом. Поэтому важно измерять зазор между подшипниками и шейками при ремонте двигателя.

Противовесы

Коленчатый вал подвержен сильным вращающим силам, а масса шатуна и поршня, движущиеся вверх и вниз, оказывает значительную силу. Противовесы отлиты как часть коленчатого вала, чтобы уравновесить эти силы. Эти противовесы обеспечивают более плавную работу двигателя и более высокие обороты.

Коленчатый вал балансируется на заводе. В этом процессе прикрепляется маховик, и весь узел вращается на машине, которая измеряет, где он находится вне баланса. Балансировочные отверстия просверлены в противовесах для уменьшения веса. Если необходимо добавить вес, просверливается отверстие, которое затем заполняется хэви-металлом или меллори. Это повторяется до тех пор, пока коленчатый вал не будет сбалансирован.

Упорные шайбы коленчатого вала

В какой-то момент по его длине будут установлены две или более упорных шайб, чтобы предотвратить продольное перемещение коленчатого вала. На изображенном коленчатом валу с обеих сторон центральной шейки имеются упорные шайбы.Эти упорные шайбы устанавливаются между обработанными поверхностями перемычки и седла коленчатого вала, сохраняя заданный небольшой зазор и сводя к минимуму величину бокового перемещения, доступного для коленчатого вала. Расстояние, на которое коленчатый вал может перемещаться из конца в конец, называется его осевым люфтом, и допустимый диапазон будет указан в руководствах по обслуживанию.

В некоторых двигателях эти упорные шайбы являются частью коренных подшипников, в других, как правило, более старых типов, используются отдельные шайбы.

Основные сальники

Оба конца коленчатого вала выходят за пределы картера, поэтому необходимо предусмотреть какой-либо метод предотвращения утечки масла через эти отверстия.Это работа двух основных масляных уплотнений, одного спереди и одного сзади.

задний главный сальник устанавливается между задней главной шейкой и маховиком. Обычно это манжетное уплотнение из синтетического каучука. Прокладка вдавливается в углубление между блоком цилиндров и масляным поддоном. Уплотнение имеет фасонную кромку, которая плотно прижимается к коленчатому валу пружиной, называемой подвязкой.

Неисправное масляное уплотнение является серьезной проблемой, поскольку оно находится рядом с главными шейками, которые получают и нуждаются в хорошей подаче масла под давлением.В сочетании с вращением коленчатого вала это приводит к быстрой потере моторного масла из-за любого нарушения сальника.

сальник передний похож на задний, хотя его выход из строя менее катастрофичен, и к нему легче получить доступ. Передний сальник будет за шкивами и шестерней привода ГРМ.

Сальник сам по себе является дешевой деталью, но для его доступа требуется много труда по снятию трансмиссии, сцепления, маховика и, возможно, коленчатого вала.Поэтому рекомендуется заменять сальники каждый раз, когда двигатель разбирается и детали доступны.

Схемы коленчатого вала

Базовый коленчатый вал, показанный выше, от рядного 4-цилиндрового двигателя. Другие конструкции коленчатого вала будут зависеть от компоновки двигателя. Более подробно эта тема освещена в статье о компоновке двигателя. Но следует отметить, что в двигателях V-образной формы и W два шатуна могут иметь общую шейку штока.Ниже показаны некоторые типовые схемы коленчатого вала.

Коленчатый вал V6

Коленчатый вал V6 является в некотором роде специализированным, потому что он требует, чтобы шейки шатуна были разделены для поддержания равномерного интервала зажигания. Это требует, чтобы цапфы стержней были расколоты или раздвинуты, что известно как шплинт или Журнал разъемный дизайн.

Неисправности

Коленчатый вал, будучи очень прочным, является надежным элементом, и поломки коленчатого вала редки, если только двигатель не работает в экстремальных условиях.

Изношенные журналы

Без достаточного давления масла шейки коленчатого вала будут контактировать с опорными поверхностями, постепенно увеличивая зазор и ухудшая давление масла. В крайнем случае это может привести к разрушению подшипников и серьезному повреждению двигателя. Если журналы изношены до предела, предусмотренного для их использования, или уже не имеют идеально круглой формы, их необходимо отшлифовать, как описано ниже.

Усталость

Постоянные силы, действующие на коленчатый вал, могут привести к усталостным трещинам, обычно обнаруживаемым на галтеле, где шейки соединяются со стенкой.Гладкий радиус этого галтеля имеет решающее значение для предотвращения слабых мест, ведущих к усталостным трещинам. Коленчатый вал можно проверить на наличие трещин с помощью магнитофлюкс .

Модификации и обновления

Шлифовка коленчатого вала

Журналы изнашиваются со временем. Они могут иметь шероховатую поверхность, округлые или сужающиеся. В этих случаях их поверхность можно восстановить с помощью шлифовки коленчатого вала. Когда коленчатый вал заточен, его шейки будут уменьшаться в диаметре и, следовательно, увеличиваться в размерах, поэтому потребуется установка более толстых подшипников.

Коленчатые валы Stroker

Объем цилиндра можно увеличить, перемещая поршни на более длинный ход. Ход двигателя определяется радиусом кривошипа, который представляет собой расстояние между шейками шатуна и коренными шейками. Коленчатый вал с большим радиусом кривошипа обеспечивает более длинный ход и больший объем цилиндра - это известно как коленчатый вал с ходовым механизмом. При установке строкера потребуются более короткие шатуны. В противном случае поршни могут перемещаться в цилиндре слишком высоко, вызывая неприемлемо более высокое сжатие или удар о крышу цилиндра.

Коленчатые валы Stroker

для часто модифицируемых двигателей продаются в комплекте с более короткими шатунами и поршнями. Строкер-комплект для двигателя Mazda MX5 Miata 1.8L может преобразовать его в двигатель 2L по цене около 5500 долларов.

Офсетное шлифование

Альтернативой установке коленчатого вала с ходовым механизмом является шлифовка шейки шатуна до меньшего размера со смещением - таким образом, центр шейки смещается от средней линии коленчатого вала.Это проиллюстрировано выше.

Видно, что при перемещении центра шейки штока радиус кривошипа был увеличен, что привело к увеличению хода. Это специализированная обработка, и достигаемое увеличение хода будет зависеть от толщины шейки.

Как делается коленчатый вал

В большинстве серийных двигателей используется чугунный коленчатый вал, который изготавливается путем заливки расплавленного чугуна в форму. Кованые коленчатые валы используются в некоторых высокопроизводительных двигателях.Кованый коленчатый вал изготавливается путем нагревания стального блока до докрасна, а затем с использованием чрезвычайно высокого давления для придания ему формы.

После ковки или литья коленчатого вала его шейки и опорные поверхности обрабатываются идеально гладкими. Просверливаются масляные каналы или масляные каналы. Серийные двигатели обычно оставляют перемычки с их первоначальной черновой отделкой, но двигатели с высокими характеристиками обрабатывают каждую часть коленчатого вала, чтобы уменьшить сопротивление масла.

Шейки должны быть тверже, чем их подшипники, чтобы износ заменялся на подшипниках, а не на коленчатом валу, который должен служить в течение всего срока службы двигателя.Производственный процесс будет включать упрочнение этих участков посредством азотирования или термообработки.

Коленчатые валы с исключительно высокими характеристиками и нестандартными характеристиками изготавливаются из блока твердого материала, в результате чего получается коленчатый вал в виде заготовки. Производство одноразового коленчатого вала с помощью этого процесса будет стоить минимум около 3000 долларов, поэтому он предназначен для соревнований, гонок и восстановления.

.

Как выбрать коленчатый вал

Раньше коленчатым валам уделялось на удивление мало внимания в типичном высокопроизводительном двигателе. Как правило, тот же самый кривошип, который вышел из сердечника двигателя, использовался повторно, при этом подготовка кривошипа обычно ограничивалась полировкой или шлифованием, чтобы удалить любую сыпь с шейки. Для действительно хитрого двигателя иногда нужно было найти заводской кривошип, чтобы заполнить нижнюю часть, если бы завод предлагал такую ​​деталь для данного типа двигателя. Конечно, кривошипы, сварные ходы и тому подобное существуют уже несколько десятилетий, но для обычных уличных работников эти штуки были столь же экзотичны, как когда-то были алюминиевые головки.Рынок запасных частей со временем изменился, и экзотика, такая как нестандартные шатуны и алюминиевые головки, больше не является недосягаемой для жаждущих мощности масс, и это хорошо, потому что коленчатый вал является основой двигателя, а в наши дни мы так не делаем. t создание бесхребетных медуз.

Сегодняшний выбор кривошипов охватывает широкий диапазон: от традиционного подхода «беги что-то-я-получил» до оригинального кривошипа из стальной заготовки для вторичного рынка. Решение сводится к согласованию потребностей приложения с доступными вариантами и бюджетом проекта.Благодаря мощности и крутящему моменту, которые так легко получить с помощью современной технологии головки блока цилиндров и кулачка, стоит совмещать выходную мощность при достаточном низком уровне. Вот руководство по выбору правильного коленчатого вала для работы.

Посмотреть все 10 фотографий

Литой и кованый Коленчатый вал представляет собой довольно солидный кусок металла, имеющий сильно искаженную форму. Есть несколько разных способов придать основную форму, и это лежит в основе того, является ли кривошип кованным или литым.При литье изготавливается форма, и расплавленный материал кривошипа, обычно чугун, просто заливается для создания необработанной отливки. Литье дешево, инструменты долговечны, а исходная отливка выходит из формы очень близко к требуемой окончательной форме, что сводит к минимуму требования к окончательной обработке. Все эти характеристики достаточно привлекательны, чтобы сделать литые кривошипы безоговорочным фаворитом для OEM-производителей и приложений с умеренной производительностью.

При создании кованого кривошипа используется совершенно другой процесс обработки металлов давлением, уместно названный процессом ковки.При ковке горячий кусок стального проката помещается между тяжелыми штампами, имеющими форму коленчатого вала. Под экстремальным давлением, создаваемым ковочным прессом, металл прижимается к основной форме кривошипа. Простейшие штампы для поковки кривошипа расположены в одной плоскости, в результате получается поковка кривошипа, у которой все шейки кривошипа находятся в одной плоскости. Для индексации хода кривошипа на 90 градусов необработанная поковка скручивается, чтобы смещать шейки в двух плоскостях, чтобы создать окончательную необработанную заготовку кривошипа.

Усовершенствованный процесс ковки включает ковку кривошипа в двух плоскостях, так что все шейки прижимаются к их окончательной конфигурации, что исключает необходимость поворачивать кривошип для индексации шейки.В результате меньше внутренних напряжений в поковке, а также улучшается текучесть зерна в металле. Кривошипы, изготовленные с использованием этого инструмента, называются поковками без скручивания. Инструмент для ковки без скручивания значительно сложнее и менее долговечен, чем инструмент для простой плоской ковки, и, как правило, из такой заготовки нужно обработать больше лишнего материала для создания готового коленчатого вала. Производители, производящие поковки кривошипов в огромных количествах, естественно, склонялись к более низкой стоимости и более высокому сроку службы плоской поковки.На вторичном рынке, с небольшими производственными партиями и упором на долговечность высокопроизводительных кривошипов, для многих популярных двигателей доступны поковки без скручивания.

Как определить, кованый ли это кривошипно Многие двигатели в течение всего срока службы производились как с коваными стальными, так и с литыми кривошипами. Удивительно, как многим из нас трудно отличить кованый шатун от литого, глядя прямо на них. Их легко отличить, если вы знаете, что искать. Вот несколько быстрых подсказок.

Посмотреть все 10 фотографий

Процесс литья приводит к большему контролю формы сетки в процессе формовки, что видно по визуальным признакам готового коленчатого вала. Смотреть на противовесы - пустяковая расплата. Противовесы кованого кривошипа (слева) обычно имеют более грубый вид с закругленными краями, в то время как литой кривошип (справа) для сравнения будет иметь острые, четко очерченные края.

Материалы кривошипа Помимо литья или ковки, качество материала также разделяет коленчатые валы различных марок.Что нас интересует, так это чистая сила и долговечность. Различные стали и чугуны оцениваются на основе прочности, ударной вязкости и пластичности. Любой данный сплав может охватывать довольно широкий диапазон прочности в зависимости от задействованных металлургических процессов, поэтому трудно указать точное число прочности различных сталей и чугунов. Однако, чтобы обеспечить общее руководство, мы включим сюда некоторые значения относительной прочности на разрыв. В конце списка находится стандартный чугунный коленчатый вал, который обычно имеет предел прочности на разрыв 65-80 000 фунтов на квадратный дюйм и довольно хрупкий с показателем удлинения около 3 процентов.Некоторые кривошипы из оригинального чугуна были изготовлены из чугуна с шаровидным графитом (ковкого), улучшенного чугуна, который повышает предел прочности на разрыв до диапазона 100 000 фунтов на квадратный дюйм, но, что более важно, улучшает пластичность до примерно 5-6 процентов удлинения до разрушения. В связи с популярностью недорогих литых шатунов на вторичном рынке мы спросили Scat Crankshafts о материале бюджетных литых шатунов. Эти кривошипы отлиты из литой стали серии 9000 с пределом прочности на разрыв 105 000 фунтов на квадратный дюйм и 6-процентным удлинением - довольно впечатляющие цифры для литой детали.

Кованые кривошипы также изготавливаются из широкого диапазона материалов с разной степенью прочности. Заводской кованый кривошип обычно изготавливается из простой углеродистой стали, такой как 1053 или 1045. Эти стали имеют предел прочности на разрыв в диапазоне 110 000 фунтов на квадратный дюйм, что по внешнему виду не кажется чем-то большим, чем у хорошего литого кривошипа. Но прочность на разрыв - это только часть картины. Кривошип из кованой стали имеет коэффициент удлинения 20-22% до выхода из строя, что намного больше, чем у чугуна, поэтому пластичность является настоящим преимуществом кованого кривошипа перед чугунным.Из углеродистой стали марки OE материалы для кованых кривошипов поднимаются по шкале прочности, а хромистая сталь 5140 является следующей распространенной маркой с пределом прочности на разрыв 115 000 фунтов на квадратный дюйм. Следующими в списке идут стали из хромомолибденовых сплавов, а стали 4130/4140 обычно используются для коленчатых валов с более серьезными характеристиками и имеют предел прочности на разрыв 120–125 000 фунтов на кв. Кривошипы с дорожками из кованой стали премиум-класса изготавливаются из никель-хром-молибденового сплава 4340 с давлением около 140 000 фунтов на квадратный дюйм в диапазоне растяжения.

Кривошипы для заготовок Коленчатые валы для заготовок находятся на вершине шкалы высокопроизводительных коленчатых валов.Кривошип заготовки начинается с цельного куска прутка из высококачественной стали (обычно из материала 4340), а затем все, что не похоже на коленчатый вал, удаляется с помощью ряда процессов механической обработки. Преимущество заготовки прежде всего в зеренной структуре. Прокатный пруток, из которого формируется заготовка, имеет однородную продольную зернистую структуру. При ковке ходы кривошипа буквально ударяются, прессуются и скручиваются в штампах, придавая металлу грубую форму кривошипа. Брутальность этого процесса отрицательно сказывается на зернистой структуре металла.В кривошипе для заготовки зерновая структура исходного стержня не искажается и остается более однородной и неповрежденной. Это делает конечный продукт более прочным, жестким и долговечным.

Просмотреть все 10 фотографий

Шатуны для заготовок начинаются с массивных бревен из высококачественной стали, из которых изготавливаются готовые коленчатые валы. Это трудоемкий и дорогостоящий процесс, но в результате получается кривошип с превосходной стабильной линейной структурой зерна.

Термическая обработка В то время как чугун упрочняется в процессе механической обработки, что устраняет необходимость в дополнительной термообработке после окончательной обработки, стальные кривошипы, как правило, слишком мягкие, чтобы обеспечить приемлемый срок службы шейки без какой-либо термической обработки для обеспечения долговечности. и износостойкость.Стальные коленчатые валы OEM чаще всего подвергаются индукционной закалке - процессу, при котором поверхность нагревается высокочастотным переменным магнитным полем, которое быстро генерирует тепло на поверхности кривошипа перед закалкой. Легкость и скорость этого процесса делают его излюбленным методом оригинального производства. Индукционная закалка приводит к довольно глубокому проникновению на 0,060-0,080 дюйма под поверхностью. Поскольку нагрев и закалка локализованы на поверхности, а нагрев и охлаждение неравномерно по разным поперечным сечениям, процесс вызывает напряжения в коленчатом валу.Индукционная закалка - это быстрый и экономичный процесс для высокопроизводительного производства, но это далеко не идеальная процедура для гоночного коленчатого вала.

Двумя другими обычно используемыми способами закалки стальных кривошипов являются туппинг и азотирование. Сборка пучков - это процесс, применяемый некоторыми производителями оригинального оборудования для специальных высокопроизводительных шатунов, в первую очередь для того, чтобы избежать напряжений, возникающих при индукционной закалке. В Tuftriding кривошип погружен в горячие цианидные соединения, создавая прочную и прочную поверхность, улучшающую сопротивление усталости.Твердый слой в кривошипе Tufftrided обычно очень неглубокий и проникает всего в несколько тысячных дюйма. Одним из недостатков Tuftriding является возможность коробления кривошипа.

Азотирование - это процесс химического упрочнения, при котором деталь нагревается в печи, кислород откачивается и вводится химический газ, который проникает через всю поверхность. Глубина твердости зависит от времени, в течение которого деталь подвергается воздействию газа. Обычно азотированный шатун имеет твердость по глубине около 0.010 дюймов. Азотирование - это процесс с низким нагревом по сравнению с Tuftriding, но он разделяет то преимущество, что избегает появления локализованных зон напряжения, как при индукционной закалке.

Важным моментом, который следует учитывать при восстановлении двигателя, является процесс закалки, используемый при изготовлении кривошипа. Литые кривошипы обычно можно переточить, не беспокоясь о дополнительном упрочнении поверхности. Заводской кованый кривошип с его глубокими шейками, закаленными индукционным нагревом, также можно просто разрезать на кривошипно-шлифовальном станке и бросить внутрь.Однако, если кривошип изначально был подвергнут туферированию или азотированию, переточка наверняка пройдет на всю глубину поверхности первого, а также, вероятно, второго. Эти кривошипы следует снова подвергнуть термообработке после обработки, чтобы восстановить требуемую твердость шейки.

Просмотреть все 10 фото

Филе цапфы Наиболее вероятным местом катастрофического отказа кривошипа является точка, где цапфы соприкасаются со щеками кривошипа. Здесь правильная обработка кривошипа может снизить концентрацию напряжений.Большинство оригинальных кривошипов изготавливаются с поднутрением радиуса скругления, когда угол шейки фактически срезан, оставляя радиальную канавку в этом критическом месте. Этот метод эффективен для снижения концентрации стресса, но это не самый надежный способ выполнить работу.

Посмотреть все 10 фото

В высокопроизводительных шатунах добавлен материал слева в углу, образуя радиус скругления. Галтель делает кривошип более прочным, чем радиус выточки, однако необходимо обеспечить надлежащий зазор в подшипниках, чтобы край подшипников не защемлял галтели и не заедал.В то время как стандартные заменяемые подшипники часто не имеют достаточной кромки фаски для кривошипа с радиусом галтеля, производители подшипников предлагают подшипники качения, предназначенные для самых популярных применений. Что нужно учитывать при создании гоночного двигателя с модернизированным шатуном.

Ход и ход поршня - это просто двукратное расстояние между осевыми линиями главной и стержневой шейки. Самый быстрый способ сделать это - добавить руку. Хотите увеличить крутящий момент? Добавьте несколько приличных голов, чтобы накормить эти лишние сантиметры, и у вас в руках будет монстр.Шатуны Stroker существуют уже много лет, но никогда не имели таких опций, разнообразия и уровней цен, которые можно было бы увидеть сегодня. После того, как рынок запасных частей стал серьезно относиться к замене шатунов, версии строкеров стали естественным ответвлением, поскольку дополнительные затраты на инструмент и обработку были минимальными. В то время как двигатель стандартной конфигурации скрепляется болтами, как предполагалось на заводе, комбинации строкеров требуют немного больше науки.

Пакет кривошипно-стержневого механизма ходового механизма должен соответствовать имеющейся в блоке недвижимости, что часто требует очистки блока.Поскольку кривошип с ходом толкает поршень выше в канале ствола, требуется поршень с меньшей высотой сжатия (расстояние от центра пальца до деки поршня). Кривошип толкателя также толкает поршень дальше по отверстию, поэтому зазор между юбками поршня и противовесами кривошипа также является проблемой. Эти критерии уже должны быть изучены при покупке поршней, предназначенных для конкретной рассматриваемой комбинации ходов.

Другие факторы, которые необходимо решить с помощью регуляторов хода, включают балансировку узла, что может потребовать изменения противовесов кривошипа; повышенная средняя скорость поршня при заданных оборотах; и, в некоторых конструкциях двигателей, предотвращение чрезмерной степени сжатия из-за дополнительного сжатия в камерах сгорания того же размера.Многие поставщики предлагают сбалансированные узлы строкера для популярных комбо двигателей, что делает сборку строкера почти такой же простой, как сборку стокера.

Просмотреть все 10 фотографий

Жизненный цикл кривошипа Может показаться, что кривошип, прошедший испытание Magnaflux на наличие трещин и переточенный цапфами, как новый, но это не обязательно так. Все металлы имеют конечную усталостную долговечность, что означает, что кривошип можно нагружать и разгружать определенное количество раз, пока он не сломается. Сколько циклов длится деталь до разрушения, напрямую зависит от величины напряжения или нагрузки, которой она подвергается, даже если она намного ниже, чем предел прочности материала на растяжение.

Усталостная долговечность может быть практически неограниченной, если циклы нагрузки ниже критического уровня, называемого пределом выносливости. Для нас это означает, что тридцатилетний чудак с неизвестной историей - это авантюра в высокопроизводительном приложении. Если, например, это стальной шатун Mopar 440 из дедушкиного Chrysler Newport, он, возможно, никогда не видел циклических нагрузок, которые значительно уменьшили бы его усталостный ресурс. С другой стороны, это могло быть из забитого азотом грязевого грузовика кузена Буббы, и он уже был на грани отказа.Это не значит, что мы говорим вам что-то, чего вы здесь еще не знаете; если деталь уже была выбита до чертиков, скорее всего, она вот-вот сломается.

По мере увеличения прочности материала, как правило, увеличивается усталостная долговечность и предел выносливости детали. Более качественные кривошипы прослужат дольше и выдержат больше злоупотреблений, прежде чем выйдут из строя - опять же, нетрудно, но это подтверждается металлургической наукой. Усталостное разрушение обычно начинает проявляться в виде мельчайших поверхностных трещин, которые развиваются в трещины под действием повторяющихся или изменяющихся напряжений.Такие процессы, как азотирование или дробеструйная обработка, подвергают внешнюю поверхность металла сжатой нагрузке, улучшая поверхностную прочность и увеличивая усталостную долговечность. Если двигатель рассчитан на серьезную мощность или высокие обороты, или для использования с закисью, нагнетателями или в гонках на выносливость, вы можете серьезно подумать о выборе кривошипа. Стандартная литая рукоятка может пережить некоторые героические числа после нескольких нажатий на динамометрическом стенде, но в долгосрочной перспективе экономия такого выбора может оказаться глупой экономией.

.

Смотрите также