Кривошипно-шатунный механизм двигателя внутреннего сгорания состоит из цилиндров, поршне6й в комплекте с кольцами, поршневых пальцев, шатунов, коленчатого вала с коренными подшипниками и маховика.

Детали двигателя СМД-60

Коленчатый вал воспринимает через шатуны усилия от поршней и передает их механизмам трансмиссии. Его штампуют, из высокоуглеродистой стали (ЗИЛ-130, СМД-60, Д-240) или от­ливают из легированного чугуна (451М и ЗМЗ-53).

Коленчатый вал состоит из следующих основных эле­ментов: коренных шеек, которыми вал опирается на коренные подшипники, расположенные в картере; шатунных шеек; щек, связывающих коренные и шатунные шейки; носка (перед­него конца); хвостовика (заднего конца).

У двигателей с однорядным расположением цилиндров число шатунных шеек равно числу цилиндров. У V-образных двигателей (СМД-60, ЗМЗ-53 и ЗИЛ-130) на каждой шатунной шейке крепят по два шатуна: один — правого ряда цилиндров, второй — левого ряда.

Для повышения твердости и износостойкости коренные и шатун­ные шейки подвергают поверхностной закалке с нагревом т. в. ч. на глубину 1,5…4,0 мм. Эти шейки коленчатых валов для умень­шения трения шлифуют и полируют. Переход от рабочей поверхно­сти шейки к щеке (галтель) должен быть плавным.

Для обеспечения необходимой жесткости коленчатые валы вы­полняются многоопорными. У коленчатых валов дизелей и V-об­разных двигателей коренных шеек обычно бывает на одну больше, чем шатунных.

На носке (переднем конце вала) закрепляют одну или две (двигатель Д-240) шестерни, передающие вращение меха­низму газораспределения и другим механизмам двигателя, маслоотражательную шайбу и шкив привода вентилятора. У некото­рых двигателей на конце носка имеется храповик для проворачива­ния коленчатого вала специальной рукояткой.

У многих коленчатых валов за задним коренным подшипником на хвостовике имеется маслосгонная резьба. В местах выхода из блок-картера передний и задний концы коленчатого вала тщательно уплотнены.

Продольное перемещение коленчатого вала ограничивают спе­циальным устройством одного из коренных подшипников или другим приспособлением.

У большинства двигателей в коленчатом валу делают сверле­ния для подвода масла к коренным и шатунным подшипникам. Ко­ленчатые валы многих автотракторных двигателей в шатунных шейках имеют полости для центробежной очистки масла (грязеуловители). Масло попадает в эту полость из коренной шейки по каналу.

При вращении коленчатого вала металлические и другие тяжелые примеси под действием центробежной силы отбрасываются к стенке полости, а очищенное масло подается по каналу или трубке на поверхность шатунной шейки. По­лости в шейках закрыты резьбовыми пробками.

Шатуны

Коренные подшипники, как и шатунные, выполнены в виде вкладышей, изготовленных из сталеалюминевой ленты. Наружная часть ленты - стальная, а внутренняя покрыта тонким слоем антифрикционного сплава, который выдерживает большие нагрузки и обладает высокой износостойкостью. Для улучшения приработки внутренняя поверхность вкладышей облужена. Вкладыши как шатунных, так и большинства коренных подшипников взаимозаменяемые.

Шатуны соединяют поршни с коленчатым валом и передают ему усилие от давления газов, воспринимаемого поршнями. При работе двигателя на шатун действуют силы давления газов и инерции, поэтому он должен быть прочным, жестким и легким. Шатун изготовляют из высококачественной стали в виде стержня с двумя головками.

Стержень шатуна – двутаврого сечения. В верхнюю головку шатуна запрессовывают бронзовую втулку. Нижняя головка шатуна – разъемная. Её отъемная часть – крышка. Верхняя половина головки изготовлена заодно с шатуном.

Внутренняя поверхность нижней головки шатуна обработана в сборе с крышкой. Поэтому крышки нижних головок шатунов невзаимозаменяемые. Чтобы правильно их установить, на боковую поверхность нижней головки шатуна и крышки нанесен порядковый номер и цифра комплектности, которые должны совпадать при сборке.

Обе половины головки соединены высокопрочными шатунными болтами. Гайки болтов затягивают динамометрическим ключом и шплинтуют. В нижнюю часть шатуна устанавливают подшипники скольжения, состоящие из двух вкладышей. От осевого смещения и провертывания вкладыши удерживают внутри усики, входящими в пазы, расположенные на одной стороне шатуна. Масло к поршневому пальцу подается через отверстие в шатуне.

Маховик накапливает во время такта расширения кинетическую энергию, необходимую для вращения коленчатого вала в течение трех подготовительных тактов. Благодаря накопленной энергии он выводит поршни из мертвых точек и уменьшает неравномерность вращения коленчатого вала.

Маховик облегчает работу двигателя при разгоне машинно-трак­торного агрегата и преодолении кратковременных перегрузок.

Увеличение числа цилиндров уменьшает неравномерность вра­щения коленчатого вала, поэтому, чем больше цилиндров, тем легче маховик двигателя.

Маховик представляет собой массивный чугунный диск, кото­рый крепят болтами к фланцу коленчатого вала или устанавли­вают на хвостовик вала и закрепляют болтами или гайкой. На обод маховика напрессован зубчатый венец для вращения колен­чатого вала основного двигателя от электростартера или пускового двигателя.

Перечень и анализ возможных неисправностей

Неисправности в кривошипно-шатунном механизме возникают в результате изнашивания поршневых колец, поршней и гильз цилиндров, коренных и шатунных подшипников и шеек коленчатого вала, поршневых пальцев, отверстий в бобышках поршня или бронзовых втулок верхней головки шатуна, повреждения прокладок головок блока цилиндров или ослабления крепления головок блока.

Признаками этих неисправностей являются характерные стуки, которые легко прослушиваются с помощью приборов, например, стетоскопа. По характеру стука или шума в определенном месте двигателя определяют вид неисправности.

Чтобы по стуку или шуму правильно определить причину его появления, нужно знать характер стуков при различных неисправностях. Например, стуки поршней характеризуются глухим щелкающим звуком, который прослушивается выше плоскости разъема картера при резком уменьшении частоты вращения коленчатого вала сразу после пуска холодного двигателя. У коренных подшипников стук сопровождается сильным, глухим низкого тона звуком, прослушивается в плоскости разъема картера двигателя при резком изменении частоты вращения коленчатого вала. Стук шатунных подшипников более резкий и звонкий по сравнению со стуком коренных подшипников. Он прослушивается в зоне вращения кривошипа соответствующего цилиндра. Исчезновение или значительное уменьшение стука при выключении зажигания или форсунки в этом цилиндре говорит о неисправности подшипника. Стук поршневого пальца резкий, звонкий, высокого тона. Он прослушивается в зоне расположения цилиндров, в местах, соответствующих верхнему и нижнему положениям поршневого пальца, при изменении частоты вращения коленчатого вала двигателя. Стук поршневого пальца не следует путать с детонационными стуками, которые появляются при большом угле опережения зажигания и исчезают при его уменьшении.

Компрессия служит показателем герметичности и характеризует состояние цилиндров, поршней, колец и клапанов и измеряется при помощи компрессометра или компрессографа. Эти приборы представляют собой манометр с рукояткой, трубкой, наконечником и золотниковым устройством. В комплект компрессометра или компрессографа для бензиновых двигателей могут входить адаптеры для подсоединения к свечным отверстиям, а для дизельных двигателей — к отверстиям форсунок или свечей накаливания. Универсальные приборы снабжены несколькими адаптерами разных размеров для измерений в различных типах двигателей.

Компрессограф является прибором-самописцем, обеспечивающим запись показаний на специальных карточках. Он может иметь кнопку и электропроводку для подсоединения к реле включения стартера, что дает возможность проверить компрессию самостоятельно, без помощника. Для проверки компрессии карбюраторного двигателя необходимо прогреть двигатель и снять свечи зажигания. Наконечник компрессографа или компрессометра вставляют в свечное отверстие и предохраняют двигатель от запуска.

В дизельных двигателях компрессию проверяют как при холодном двигателе (температура 20°С), так и при прогретом. Для проверки топливные трубки высокого давления отсоединяют от форсунок, предварительно ослабив их крепление и соблюдая осторожность, так как в трубках может быть остаточное высокое давление. Затем от форсунок отсоединяют трубку для слива топлива и выворачивают их. Далее к проверяемому цилиндру с помощью переходника подсоединяют компрессорметр или компрессограф и отсоединяют разъем электромагнитного клапана прекращения подачи топлива, чтобы исключить подачу топлива при проверке. После выполнения этих операций до отказа нажимают акселератор и с помощью стартера проворачивают коленчатый вал двигателя.

Перечень и анализ возможных дефектов основных деталей

Таблица 3.1- Дефекты коленчатых валов и способы их устранения

Дефекты	Название и марка инструмента или приспособления	Способ устранения
№	Вид	Способ обнаружения
1	Износ коренных и шатунных шеек (овальность и конусность шеек) задиры, риски и вмятины на шейках. Допустимые размеры: коренные – 90,25…91,25 мм; шатунные – 80,5…83 мм.	Измерение, органолептический, визуально	Штангенциркуль, микрометр, лупа	Шлифование под ремонтный размер; гальванопокрытие; электро - и газовая металлизация; автоматические и механизированные наплавки: электровибрационная в среде жидкости, электродуговая под слоем флюса, электродуговая в среде СО2 порошковыми проволоками.
2	Износ посадочных мест под распределительную шестерню, шкив и маховик. Износ маслосгонной резьбы. Износ и разбивка шпоночных канавок.	Измерение, органолептический, визуально	Штангенциркуль, микрометр, лупа	Наплавка с последующим обтачиванием и шлифованием. Электроискровое наращивание с последующим шлифованием. Углубление резьбы резцов и шлифование шейки до выведения следов износа. Фрезерование под увеличенный размер шпонок. Фрезерование новой шпоночной канавки.
3	Износ посадочного места наружного кольца шарикоподшипника в торце вала.	Измерение	Штангенциркуль	Растачивание посадочного места, запрессовка втулки с последующим растачиванием. Электроискровое наращивание с последующим шлифованием. Наплавка с последующим растачиванием.
4	Износ отверстий под штифты крепления маховика. Износ резьбы.	Измерение, органолептический, визуально	Штангенциркуль, микрометр, лупа	Развертывание под ремонтный размер. Растачивание или зенкерование с последующим нарезанием резьбы увеличенного размера.
5	Торцевое биение фланца маховика. Изгиб вала, допустимое биение от 0,03 до 0,06 мм.	Измерение	Индикатор часового типа	Подрезание торца фланца на токарном станке с последующей балансировкой. Шлифование под ремонтный размер. Правка под прессом.
6	Трещины: на шейках и щеках.	Органолептический, визуально	Лупа	Шлифование шеек под ремонтный размер с последующей балансировкой. Наплавка шеек с последующим обтачиванием, шлифованием и балансировкой. Выбраковка(для кольцевых трещин, а также трещин, выходящих на галтель). Выбраковка (для трещин глубиной более 4мм).
7	Коррозия трущихся поверхностей. Забивание масляных каналов продуктами износа и загрязнениями масла.	Визуально	Лупа	Зачистка абразивной шкуркой, шлифование и полировка. Прочистка шомполом и ершом с последующей промывкой и продувкой воздухом.

Анализ и выбор способов восстановления основных деталей

Таблица 3.2-Слесарные операции по устранению дефектов

Дефект	Содержание операций	Инструмент	Тех. Требования
1	2	3	4
Износ коренной шейки. Допустимые размеры – 90,25…91,25 мм.	Шлифование коренной шейки. Для этого вал устанавливают в центрах станка так, чтобы радиальное биение шейки под распределительную шестерню не превышало 0,03мм, а радиальное биение фланца под маховик – 0.05мм. Коренные шейки шлифуют до ремонтного размера с интервалом не более 0.25мм. После шлифовки шеек раззенковывают и полируют края отверстий масляных каналов, затем поверхности шеек полируют.	Шлифовальный станок 3А423	Коренные шейки шлифуют до ближайшего ремонтного размера. Разница диаметров одноименных шеек вала допускается не более 0,02мм. Овальность и конусность коренных шеек после ремонта не должны превышать 0,015мм.
Износ шатунных шеек. допустимые размеры – 80,5…83 мм.	Шлифование шатунных шеек происходит так: вал устанавливают в трехкулачковые патроны, установленных на центросмесителях станка, так, чтобы выдержать нормальные радиусы кривошипа и галтелей шатунных шеек. Их шлифуют до ближайшего ремонтного размера, затем полируют.	Шлифовальный станок 3А423	Шатунные шейки шлифуют до ближайшего ремонтного размера с интервалом не более 0,25мм. овальность и конусност без ремонта допускается не более 0,06мм.
Износ фланца под маховик	Вал устанавливают на станок и протачивают		Биение торца фланца коленчатого вала, прилегающего к маховику, после проточки должно быть не более 0.04мм.
Прогиб вала. Допустимое биение – 0,02…0,03 мм.	Коленчатый вал устанавливают на гидравлический пресс. И начинают править вал. Правят вал на холодную.	Гидравлический пресс ГАРО – 2135	После правки коленчатого вала отклонение от прямолинейности должно быть не более 0,5мм.

 

Технологическая карта восстановления коленчатого вала двигателя СМД-60