Ремонт механизмов газораспределения. Характерные дефекты и способы их устранения.

Ремонт механизма газорасп­ределения.Износ соединения седло — фаска клапанного ме­ханизма (рис. 4.26) приводит к Уменьшению степени сжатия и коэффициента наполнения цилиндра. При снижении степени сжатия ухудшаются пусковые качества дизеля, уменьшается наполнение цилиндров, что при не­изменной цикловой подаче топлива вызывает его неполное сгора­ние и падение мощности двигателя.

Предельный износ деталей соединения характеризуется эконо­мическими критериями: падением мощности двигателя, ухудшени­ем топливной экономичности и повышенным расходом масла на угар. Их определение связано со стендовыми испытаниями двига­теля, поэтому в практике ремонта используют корреляционную за­висимость между этими критериями и глубиной утопания тарелки клапана относительно поверхности головки блока цилиндров. На основании экспериментальных данных и опыта эксплуатации для различных двигателей установлены допустимые глубины утопания тарелки клапана относительно поверхности головки блока, кото­рые измеряют глубиномером с ценой деления 0,05 мм (табл. 4.3).

4.3. Допустимая глубина утопания тарелок клапанов, мм, относительноплоскости головки для различных двигателей

 

Двигатель	Впускной	Выпускной
ЯМЗ-240Б	2,2	2,7
А-ОШиА-41	2,5	2,5
СМД-60 и СМД-62	2,0	2,0
Д-240	2,0	2,0
ЗИЛ-130	1,0	1,0
СМД-17, СМД-18КН, СМД-19, СМ	2,5	2,5
Д-20, СМД-21, СМД-22 и СМД-22А

Выпускные клапаны работают в более тяжелых условиях, чем впускные. Они подвергаются значительным воздействиям темпе­ратуры и агрессивной среды. Поэтому у безнаддувных двигателей, головки цилиндров которых не имеют вставных седел, детали со­единения седло — фаска клапана изнашиваются больше. Поса­дочная поверхность клапана принимает форму желоба, а контак­тирующая поверхность гнезда — форму выступа. Снижается жест­кость тарелки.

Клапан выбраковывают по высоте цилиндрического пояска его тарелки. Если она меньше 1,10... 1,33 мм, то клапан выбраковывают. Форсирование двигателей наддувом приводит к увеличению тепло­вой напряженности и уменьшению долговечности соединений обо­их клапанов с гнездами. Однако износ деталей соединения впуск­ного клапана оказывается выше, чем выпускного, из-за наддува, так как воздух, подаваемый в цилиндр двигателя с избыточным давле­нием, препятствует нормальному поступлению смазочного матери­ала к соединению по стержню клапана.

Для уменьшения износа фаски клапанов наплавляют твердыми сплавами ЭП616 и в головку цилиндров устанавливают кольца, вы­полненные из износостойкого материала.

Стержень клапана изнашивается неравномерно (больше — у краев и меньше — в середине), принимая бочкообразную форму, что характерно для впускного и выпускного клапанов. Это объясня­ется соответствующей кинематикой и динамикой механизма при- у вода клапана и существованием бокового усилия, приводящего к некоторому перекосу клапана во втулке. Профиль изношенной втулки имеет корсетообразную форму.

Износ стержня клапана определяют микрометрами, а отвер­стия во втулке — индикаторными нутромерами. Износостойкость соединения стержень клапана — втулка влияет на долговечность клапанной группы. Износ стержня обусловливает точность посад­ки клапана в гнездо. Биение его рабочей фаски относительно оси стержня приводит к неплотной посадке клапана, нарушению герметичности пары и уменьшению наполнения цилиндра свежим зарядом.

Ремонт головок блока ц и л и н д р о в. Трещины годовою. блока цилиндров заваривают без предварительного подогрева голо­вок дуговой сваркой с помощью электрода ЦЧ-4, самозащитной проволоки ПАНЧ-11, либо заделывают фигурными вставками.

У гнезд клапанов, износ которых меньше допустимого, фрезеру­ют или зенкуют фаски.

Перед обработкой выпрессовывают изношенные втулки стерж­ня клапана, зачищают посадочное место и запрессовывают втулки ремонтного размера с уменьшенным внутренним диаметром.

Перед запрессовкой головку цилиндров нагревают до темпера­туры 90 °С. Затем развертывают отверстия втулок под номинальный или ремонтный размер стержня клапана так, чтобы зазор в соедине­нии соответствовал техническим требованиям. Например, у двига­телей ЯМЗ-238НБ и СМД-62 зазор в соединении втулка — стержень у впускного клапана должен быть 0,035...0,074 мм, а у выпускного —0,070...0,114 мм.

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

Гнездо фрезеруют следующим образом. Сначала его обрабатыва­ют черновой фрезой до полного исчезновения следов износа. По­том придают фаске необходимую ширину, обрабатывая последова­тельно фрезами с различными углами режущей кромки. Далее окончательно обрабатывают фаску чистовой фрезой. Ее ширина должна соответствовать техническим требованиям (табл. 4.4).

Шероховатость поверхности фаски после фрезерования не более Ка = 0,80мкм, радиальное биение фаски относительно отверстия втулки клапана — 0,05 мм.

У большинства двигателей вставные седла изготовлены из специ­ального чугуна. При большом износе фаски седла выпрессовывают из головки с помощью специальных съемников. Если износ отвер­стий в головке под седло клапана невелик, то в них устанавливают новые седла номинального размера. Если же он без расточки превы­шает допустимое значение, то гнездо сначала растачивают под ре­монтный размер, а затем запрессовывают седло ремонтного размера с увеличенным наружным диаметром. Так, для двигателей типа ЯМЗ предусмотрено три ремонтных размера седел с диаметром поверхно­сти под посадку в гнездо: 54,5^^, 56,5$^ и 62,5$^ мм.

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

Для запрессовки седел головку цилиндров нагревают до темпе­ратуры 90 "С. Седла охлаждают в жидком азоте. После запрессовки проверяют качество ремонта, используя щуп толщиной 0,05 мм. Он не должен проходить между торцом седла и головкой.

В запрессованных седлах фрезами формируют рабочую фаску и за­тем шлифуют ее на планетарно-шлифовальной машине ЗИЛ Х-270.

На рисунке 4.27 показаны геометрические размеры седел клапа­нов двигателей типа ЯМЗ. Фаски формируют следующим образом. У седла впускного клапана сначала делают рабочую фаску под углом 120°, затем — нижнюю под углом 150° и верхнюю под углом 60°; кро­ме того, фаски шлифуют до получения рабочей ширины фаски 2,0...2,5мм.

У седла выпускного клапана фаску формируют двумя фрезами. Сначала ее делают фрезой с углом наклона режущей кромки 90°, за­тем обрабатывают нижнюю кромку — с углом 150°. Ширина рабо­чей фаски 1,5...2,3 мм.

Клапанные гнезда после фрезерования (шлифования) упрочня­ют методом холодного пластического деформирования. Для этого применяют раскатки различных конструкций. Если привал очную плоскость головки цилиндров многократно шлифовали или фрезе­ровали (в предыдущих ремонтах), то прочность стенки становится недостаточной для восстановления клапанных гнезд запрессовкой вставных седел. Такие гнезда восстанавливают наплавкой с подо­гревом головки. В качестве присадочного материала используют чу­гунные прутки.

Ремонт клапанов. Изношенные рабочие фаски тарелок клапанов шлифуют до выведения следов износа на специальных станках СШК-3 или 2414. Шероховатость фаски после обработки не более К_л = 0,63 мкм, а биение относительно оси поверхности стержня не более 0,03 мм.

Изношенный торец клапана шлифуют до выведения следов из­носа на тех же станках с помощью приспособления, прилагаемого к станку, и снимают фаску 1x45°. Неперпендикулярность торца к бо­ковой поверхности стержня не более 0,05 мм.

Стержень клапана с небольшим износом шлифуют на умень­шенный размер, а предельно изношенный восстанавливают элект­ролитическим хромированием или железнением.

Клапаны, у которых после шлифования рабочей фаски высота Цилиндрического пояска тарелки меньше 0,5 мм (для двигателей Д-130 и Д-160 меньше 1,0 мм), восстанавливают. Такие клапаны (из сталей 40ХН, 4Х10С2М, 37ХС, 8Х20НС и др.) наплавляют жаро­прочными материалами ВКЗ, ЭП616 или сормайтом с последую­щей механической обработкой. Перед наплавкой клапаны прота­чивают на токарном станке резцами из твердого сплава Т15К6.

Притирка клапанов к седлам. Перед сборкой головки Цилиндров клапанную пару притирают на станках ОПР-1841А с по­мощью пасты различной зернистости. Притиркой достигается не обходимая герметичность клапанной пары. Рекомендуются следу­ющие пасты: состав I (карбид бора М40 — 10 %, микрокорунд М20 — 90 %), состав II (электрокорунд зернистый — 87 %, пара­фин -13 %).

Состав готовят на дизельном масле. Притирают до получения кольцевой матовой поверхности на фаске седла.

По окончании притирки клапанные гнезда и клапаны промыва­ют керосином или 1%-м водным раствором тринатрийфосфата до полного удаления абразивной притирочной пасты и проверяют ка­чество обработки. Собирают клапанную группу и заливают керосин в газораспределительные каналы.

Клапанную пару собирают так. Клапаны устанавливают в гнезда, поворачивают головку нижней плитой к столу и надевают пружи­ны. С помощью приспособления сжимают пружины и устанавлива­ют тарелки клапанных пружин с сухарями. Последние должны плотно сидеть в тарелке и выступать на 0,5...2,0 мм над ее поверхно­стью. Зазор между ними не менее 0,5 мм.

У хорошо притертых клапанов не должно быть подтекания керо­сина из-под их тарелок в течение 3 мин. Герметичность клапанных пар можно проверить с помощью специальных пневматических приспособлений.

Для повышения долговечности соединения и производительно­сти труда применяют беспритирочную технологию ремонта, осно­ванную на рассогласовании угла посадочных поверхностей соеди­нения. В этом случае фаски клапана шлифуют на угол 44° в специ­альном приспособлении, а посадочную поверхность гнезда — на угол 44°30'. Возникающий при этом угол рассогласования фасок гнезда и клапана обеспечивает необходимую герметичность кла­панной пары без притирки, способствует быстрой приработке со­единяемых поверхностей при эксплуатации двигателей.

Однако применение метода требует большой точности обработ­ки фасок и специального оборудования. Его используют на круп­ных ремонтных предприятиях.

Ремонт распределительного вала. Встречаются сле­дующие неисправности: износы опорных шеек, кулачков и поса­дочного места под шестерню; прогиб.

Опорные шейки шлифуют под ремонтный размер. Перед обра­боткой проверяют и, если необходимо, устраняют прогиб вала на прессе правкой. Опорные шейки шлифуют в центрах круглошлифовального станка ЗА-433 электрокорундовыми кругами зернисто­стью 46...60 и твердостью СМ. Овальность и конусность поверхнос­ти шеек после ремонта допускаются не более 0,03 мм. Шерохова­тость не более Д, = 0,63 мкм. При значительном износе опорных шеек их наплавляют вибродуговым способом или проводят железнение и затем шлифуют под номинальный размер. Кулачки вала изнашиваются по высоте на рабочем участке про­филя. В результате изменяются высота подъема клапанов и диаграмма «время — сечение». Их изменение приводит к соответствую­щему снижению коэффициента наполнения цилиндра свежим воз­духом, увеличению количества остаточных газов и вызывает паде­ние мощности и экономичности двигателя. Кроме того, нарушается кинематика движения клапана, растут динамические нагрузки на клапаны и детали механизма привода, что интенсифицирует их из­нашивание.

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

При износе кулачков по высоте до 0,3 мм их шлифуют на экви­дистантный профиль по копиру. Если он превышает это значение, то их наплавляют ручной дуговой сваркой или вибродуговым спо­собом с использованием копировального приспособления. Приме­няют порошковую проволоку, электроды Т-590 и Т-620. Твердость наплавленных кулачков не ниже ИКС 45. После наплавки их шли­фуют в два приема. При черновой обработке глубина резания 0,01...0,02 мм на один оборот шпинделя станка и при чистовой — 0,005...0,007 мм. Для шлифования используют круги твердостью СМ, СМ1 или СМ2 с зернистостью 46...60. Частота вращения шли­фовального круга на станке ЗА-433 равна 1033 мин~' и изделия — 32 мин-¹. Шероховатость поверхности шлифованных кулачков не выше Д, = 0,63 мкм.

Профильную часть кулачков ремонтируют электрошлаковой приваркой порошка ПГ-ХН80СР2 с последующим шлифованием. Посадочную поверхность под шестерню распределительного вала восстанавливают вибродуговой наплавкой или железнением с последующим шлифованием под номинальный размер.

Ремонт коромысел клапанов и валиков коро­мысел. Изношенную поверхность бойка клапана шлифуют до вы­ведения следов износа на станке СШК-3. Высота бойка А (рис. 4.28) после обработки должна соответствовать техническим требовани­ям. Если она меньше допустимого значения, то боек наплавляют электродом Т-590 и затем шлифуют на номинальный размер. Ше­роховатость поверхности после шлифования Д, = 0,63 мкм и твер­дость ИКС 50.

Изношенную втулку коромысла выпрессовывают и заменяют новой. Новую втулку запрессовывают с натягом 0,01 мм. Отверстие во втулке развертывают до номинального или ремонтного размера в зависимости от размера валика коромысел.

Непараллельность рабочей поверхности бойка коромысла оси отверстия во втулке должна быть не более 0,05 мм.

Изношенные валики коромысел шлифуют под ремонтный раз­мер или восстанавливают наплавкой с последующим шлифованием до номинального размера.

Ремонт стоек валиков коромы­сел. Изношенное отверстие под валик коро­мысел растачивают и ставят переходную втул­ку с натягом. Толщина стенки втулки должна быть не менее 1,5...2,0 мм. После запрессовки внутреннюю поверхность втулки, соединен­ную валиком, развертывают до номинального размера. Ее боковые поверхности не должны выступать за торцы стойки. Непараллельность оси отверстия втулки после обработки плоско­сти основания стойки не более 0,1 мм на длине 100 мм.