|
Коленвал – ремонт или замена на новый?
Когда речь заходит о капитальном ремонте двигателя, от механиков
часто слышишь: «Отдам коленчатый вал шлифовщику, прошлифует, и все будет
как надо...» К сожалению, «как надо» получается редко, и качественно
отремонтировать коленчатый вал не удается. Почему? Попробуем
разобраться.
Коленчатый вал, без сомнения, одна из главных, если не самая главная,
деталь двигателя, определяющая его надежность и долговечность. В этом
убедиться нетрудно, достаточно сравнить цену коленвала с ценой любой
другой детали двигателя. А раз так, то в случае износа или повреждения
во время эксплуатации автомобиля коленчатый вал надо постараться
восстановить - это, вроде бы, заметно дешевле, чем покупать новый.
Но при восстановлении коленчатого вала надо понимать: его надежность
и долговечность не могут не снизиться. Поэтому ремонт, каким бы легким и
простым он ни казался, может обойтись слишком дорого, так как деньги и
время в итоге, будут потрачены зря.
К сожалению, подобная ситуация - не редкость в отечественной
практике. На некоторых ремонтных предприятиях коленчатый вал в
результате ремонта иной раз приобретает почти фантастические свойства -
начинают «пропускать» его сальники, выходят из строя детали привода
распределительного вала и даже коробки передач. Случается и так, что
стремительно падает давление масла в системе, а при проверке
оказывается, что коренные подшипники быстро износились. Часто после
ремонта заметно возрастают вибрации двигателя, да и работает он слишком
шумно. Почему? Причин несколько, но, чтобы в них разобраться, сначала
попробуем ответить на главный вопрос:
Что случилось с коленвалом?
Коленчатый вал - деталь не только очень дорогая, но и наиболее
нагруженная (может, поэтому и дорогая). Силы, действующие на него,
весьма велики. Это силы давления газов, передаваемые при сгорании
топлива через шатуны от поршней, а также силы инерции от их
возвратно-поступательного (вверх-вниз) движения. Более того, действующие
силы переменны по величине и направлению, а значит, пытаются гнуть и
ломать коленчатый вал одновременно в разных сечениях.
Чтобы противостоять таким нагрузкам, вал должен быть жестким и
прочным, причем очень важна его усталостная прочность, т.е. способность
выдерживать переменные нагрузки.
Одновременно поверхности шеек коленвала должны обладать способностью,
противостоять износу на протяжении многих тысяч часов работы. Ну а все
вместе это достигается соответствующей конструкцией, материалами и
технологией обработки коленчатых валов на заводе-изготовителе.
При нормальной эксплуатации коленвал будет работать очень долго. Но
случается это, увы, не всегда. Если использовать масло низкого качества
и неизвестного происхождения, не контролировать его уровень, менять
масло и фильтр, «когда придется», гонять двигатель длительное время на
максимальных режимах, да еще и недостаточно прогретым, то - будьте
уверены - без последствий для коленвала это не пройдет.
Самые распространенные повреждения валов - из-за недостаточной
смазки. В основном это задиры шеек, т.е. «схватывание» разнородных
металлов в сопряжении «шейка-вкладыш» с переносом и наволакиванием
металла одной детали на другую. Задиры всегда сопровождаются увеличением
зазора в подшипнике, износом рабочих поверхностей с глубокими кольцевыми
рисками, а иногда - перегревом и даже расплавлением вкладышей.
Задиры и износы, как правило, сами по себе не так страшны, - ведь у
большинства двигателей шейки коленвала могут быть перешлифованы в
ремонтный (уменьшенный) размер, причем даже не в один, а в несколько.
Беда в другом - задир сопровождается местным нагревом поверхности шейки,
иногда весьма и весьма значительным, в сотни градусов. А тут еще масло
продолжает поступать. Чем не режим закалки? После остывания такой вал обязательно окажется деформирован. Как?
Очень просто. Та сторона шатунной шейки, которая воспринимает наибольшую
нагрузку от шатуна, естественно, и разогревается сильнее. Нагрев - это
расширение, значит, вал будет гнуться так, что щеки кривошипов по обе
стороны этой шатунной шейки окажутся сведенными. Что же в таком случае
будет с осью вращения вала? Она тоже изогнется, а это значит, что
нарушится соосность коренных шеек вала, вал станет откровенно кривым.
И такая ситуация возникает в 99% случаев задиров шеек!
Но как это повлияет на ремонт? Ну погнулся вал, и что? Ведь есть же
ремонтные размеры! Прошлифовать его сразу во второй или даже в третий
ремонт, и все дела!
Все да не все. На практике эта простота оказывается не только
обманчивой, но и опасной.
Как это часто бывает, во многих мастерских на деформацию вала
вообще не обращают внимания. Берут и шлифуют кривые валы, полагая, что
после этого они становятся прямыми. И этого достаточно.
Недостаточно. Ведь на концах коленчатого вала находятся посадочные
поверхности шестерен, шкивов, маховиков, а также рабочие поверхности под
сальники. Все эти поверхности после шлифования кривого вала оказываются
несоосными коренным шейкам, т.е. приобретают взаимное биение.
Согласно
ТУ заводов-изготовителей, такие биения не должны превышать 0,010-0,020
мм. Куда там! После описанного «ремонта» иной раз и 0,1 мм можно
почитать за благо. Что дает такое биение для двигателя, вкратце уже
рассказано выше. Добавим лишь, что при биении поверхности в 0,1 мм даже
самый лучший и дорогой сальник неспособен обеспечить герметичность. В
свою очередь биение задней части коленчатого вала вызывает нагрузки на
первичном валу коробки передач, подшипник которого вряд ли проживет
долго.
Но самое главное, вал станет неуравновешенным - его балансировка,
тщательно выполненная на заводе-изготовителе, из-за смещения осей
вращения шеек от их исходного положения нарушится. Свою лепту в это дело
вносят и маховики, причем вибрация иной раз оказывается настолько
сильной, что сама эксплуатация автомобиля с таким двигателем
проблематична.
Нередко прошлифовать кривой коленчатый вал бывает просто невозможно.
Например, если биение шеек превышает их максимальное ремонтное
уменьшение, вал обычно выбрасывают и покупают новый.
Еще одна проблема связана с радиусами кривошипов - при шлифовании
деформированного вала они, скорее всего, окажутся разными. Тогда
двигатель дополнительно получит вибрации от масс нижних головок шатунов,
вращающихся на разных радиусах, и от разницы в рабочих процессах
цилиндров из-за изменения их рабочего объема и степени сжатия.
Что же делать с валом, если он кривой?
Конечно, теоретически и кривой коленчатый вал можно (правда, не
всегда) восстановить так, чтобы все поверхности имели допустимое биение
относительно коренных шеек. Теоретически, потому что это слишком
сложный, трудоемкий и дорогой путь, включающий целый ряд операций, в том
числе восстановление поверхностей старения, динамическую балансировку и
др.
Гораздо проще попытаться выправить кривой вал так, чтобы затем
прошлифовать его в ближайший ремонтный размер. Иными словами, надо
разогнуть его обратно. Правда, если вал имеет задиры на нескольких
шейках, да еще расположенных в разных плоскостях, то кривая его прогиба
становится пространственной. Распутать такую кривую - и наука, и
детектив одновременно.
Учитывая все эти обстоятельства, в разное время были разработаны
специальные способы правки коленчатых валов. Рассмотрим некоторые из них
более подробно.
Самый известный и распространенный способ заключается в следующем:
вал кладется на две опоры, а усилие с помощью пресса прикладывается
между ними, причем в наиболее удаленной от оси точке.
Таким способом, действительно, удается поправить вал, но установить
точно, в каком конкретно месте возникает деформация при правке, очень
трудно. Однако известно, что деформациям в первую очередь подвергаются
самые «слабые» места вала. В основном это галтели - места перехода шеек
к щекам. А тогда выявляется главный недостаток этого способа. Как
известно, галтели - это концентраторы напряжений. Чтобы повысить
усталостную прочность вала, галтели выполняют радиусными, шлифуют,
полируют, а иногда и механически упрочняют специальными методами. При
правке в галтелях появляются напряжения растяжения. Они очень опасны,
поскольку приводят к снижению усталостной прочности вала, появлению
трещин и в конечном счете к поломке вала. Это обстоятельство и является
главной причиной того, что подавляющее большинство производителей
запрещает править свои коленчатые валы и рекомендует менять их на новые!
Еще хуже распространившийся в последние годы способ правки чеканкой.
С помощью зубила и молотка по галтелям намеренно наносится ряд сильных
ударов. Возникающие вмятины и забоины на галтелях, действительно,
создают напряжения и деформации, разгибающие вал. Но появившиеся очаги
концентраторов напряжений таковы, что вал вряд ли прослужит долго до
поломки.
Иногда деформированное место на валу подвергают сильному нагреву,
чтобы облегчить правку и снизить в процессе ее опасность поломки вала,
особенно чугунного. Но в этом случае после остывания вал дополнительно
деформируется, и проявляются все отрицательные последствия предыдущих
способов, включая невозможность обеспечить требуемую точность правки.
В целом ни один из перечисленных способов не гарантирует того, что
вал после правки со временем не «вернется» в криволинейное состояние (в
таких случаях говорят, что вал обладает «памятью», т. е. способностью
запоминать свое предыдущее состояние). Значит, опять возможны задиры и
выход двигателя из строя.
Вывод.
Если коленвал в результате эксплуатации деформировался и приобрел
биения значения, которых выше максимально допустимых рекомендованных
заводом изготовителем. То такой коленвал, в конечном счете, гораздо
выгодней и проще поменять на новый, какой бы дорогой не казалась эта
замена.
|
|