Коленчатый вал является одним из самых дорогостоящих и ответственных составных элементов конструкции двигателя внутреннего сгорания. Именно данная конструкция является преобразователем возвратно-поступательного движения поршней в крутящий момент. Коленвал (коленчатый вал) воспринимает на себя все переменные нагрузки, которые возникают посредством силы давления газов и инерционных сил, которые движут и вращают определенные массы.
Как правило коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания является цельным конструктивным элементом. Именно поэтому следует называть коленвал деталью. Данная деталь изготовляется с помощью ковки из стали, а также с помощью литья из чугуна. На турбированных и дизельных двигателях коленчатые валы принято устанавливать прочные и стальные.
Для автолюбителя необходимым элементом познаний о коленчатом вале будет изучение его схемы и структуры. Если говорить о конструкции данного устройства, то она соединяет в себе несколько шатунных и коренных шеек, которые между собою соединяются с помощью щек. Как правило коренных шеек всегда больше на одну единицу, а сам вал, который имеет такую компоновку, называется полноопорным. Сами коренные шейки имеют значительно больший диаметр, чем шейки шатунные.
В противоположном от шейки шатунной направлении продолжением щеки является противовес. Основное предназначение противовеса – уравновесить все весовые категории поршней и шатунов. Вследствие данной процедуры обеспечиться полностью плавная работа двигателя внутреннего сгорания. Шатунная шейка, которая располагается между двумя щеками носит название колена. Такого рода колена размещаются в зависимости от порядка работы, расположения и числа цилиндров, а также в зависимости от тактности двигателя. Именно положения данных колен должно целиком обеспечить равновесие в двигателе, равномерность воспламенения воздушно-топливной смеси, а также обеспечить наименьшие колебания крутильные и моменты изгибающие.
Сама шатунная шейка предназначается и выполняют функции опорной поверхности для определенного шатуна. Самым же нагруженным из всей конструкционной схемы коленчатого вала является то место, где находится переход от коренной или шатунной шейки к щеке. Для того, чтобы снизить концентрацию напряжения нужно выполнять переход от шейки к шейке с определенным радиусом закругления. Галтели (радиус закругления) в полной совокупности могут увеличивать длину коленвала. А для того, чтобы наоборот уменьшить длину, необходимо выполнять данный радиус закругления с определенным углублением в шейку или щеку.
В опорах вращения коленчатого вала, а в шатунных шейках шатунов происходят посредством подшипников скольжения. В качестве такого рода подшипников используются разные разъемные тонкостенные вкладыши, изготавливаемые их ленты стали, на которую был нанесен антифрикционный слой. Препятствует проворачиванию вкладышей, которые расположены вокруг шейки, выступ, фиксирующий их еще в опоре. Для того, чтобы предотвратить осевые перемещения коленчатого вала необходимо использовать подшипник скольжения, который является упорным. Он будет устанавливаться на крайней или средней коренной шейке.
1. Особенности устройства.
По бокам крышки опоры третьего коренного подшипника располагаются упорные полукольца. Если объяснять на просторечии, то данные полукольца устанавливаются между щеками коленчатого вала и опорой всего блока. Такого рода полукольца, собственно, и удерживают весь коленчатый вал от перемещения осевого, люфта.
С определенным временем эксплуатации транспортного средства полукольца уменьшаются, в то время как люфт – увеличивается.
Тем не менее это не является самым опасным для автолюбителя. Проблемы могут возникнуть в тех случаях, если со временем кольца сотрутся до определенной степени, вследствие чего прекратят все попытки держаться и выпадут в картерный поддон. Это и есть огромной проблемой, так как при отсутствии кольца между крышкой блока и коленчатым валом, сам коленчатый вал начинает непосредственный процесс шлифовки опорной крышки.
Неприятность этой возникшей ситуации очень большая. Заключается она в том, что сама опорная крышка подшипника блока отливается вместе с самим блоком для повышения точности. Таким образом, если не будет вовремя определен люфт коленчатого вала, то можно добиться необходимости в замене всего коленчатого вала и блока. Помимо этого, при увеличенном люфте коленчатого вала происходит постоянное выдавливание заднего сальника коленчатого вала, а также утечка масла. Сам задний сальник коленвала располагается за маховиком. Таким образом, чтобы произвести тотальную замену данного устройства автовладельцу придется произвести огромный объём ремонтных работ.
2. Проверка технического состояния и ремонт.
Как определить, что данная деталь вышла из срока эксплуатации? Это сделать очень просто. Сначала нужно взять монтажку. После, необходимо упираться ей с одной стороны в непосредственно кузов, а с другой стороны надавливать на генераторный шкив в коленчатом вале. В таком случае осевой зазор коленчатого вала не должен составлять максимально допустимый зазор – 0,35 миллиметров.
Помимо этого необходимо попросить кого-нибудь выжать сцепление, в этот момент наблюдая за коленчатым валом. Если в такой ситуации заметен очень сильный люфт, то необходимо незамедлительно произвести замену всех полуколец. Это объясняется тем, что при выпадении полукольца, коленчатый вал будет стачивать канавку на самой крышке подшипника, а новое кольцо просто не будет держаться на этом месте. Вообще, рекомендуется проверять люфт после каждых 100 тысяч пробега транспортного средства.
Замена полуколец производится достаточно просто. Необходимо приобрести полукольца, герметик и прокладку масляного поддона. Так как нужно будет слить масло с самого двигателя, работу, которая называется заменой полуколец может объединяться с работой по замене масла. Помимо этого можно почистить маслоприемник и поддон. Интересный факт, что полукольца на самом заводе производителя устанавливаются совершенно разные: из стали и алюминия, а также из металла и керамики. В продаже же все полукольца одинаковы. Одна сторона стальная, а другая имеет антифрикционный слой. Помимо этого могут встречаться иные полукольца, которые металлокерамические с обоих сторон.
Все, можно производить замену полуколец коленчатого вала. Сначала необходимо снять защиту двигателя и полностью слить из него моторное масло. Все 16 болтов крепления поддона картера нужно открутить и снять сам поддон. Два болта крепления средней крышки коренного подшипника также нужно открутить, вследствие чего снять ее. После всей проделанной работы можно спокойно устанавливать новые полукольцами. Важно, канавки полуколец должны стоять в сторону упорных поверхностей коленвала
(на стороне канавок присутствует антифрикционный слой). Все, осталось лишь перемещать вал влево-вправо с помощью отверток для того, чтобы оценить перемещение осевое, которое не должно превышать 0,26 миллиметров. Все, ремонтные работы успешно завершены.
Подписывайтесь на наши ленты в
Коленчатый вал снимаем для его замены или замены вкладышей.
1. Устанавливаем автомобиль на смотровую яму или эстакаду (см. "Подготовка автомобиля к ТО и ремонту").
2. Снимаем поддон картера двигателя (см. "Поддон картера двигателя - снятие и установка").
3. Снимаем с блока цилиндров держатель с сальником (см. "Задний сальник коленчатого вала - замена").
4. Снимаем крышку привода распределительного вала с уплотнительной прокладкой и цепь со звездочки коленчатого вала (см. "Цепь привода газораспределительного механизма - замена").
5. Помечаем взаимное положение шатунов относительно их крышек и крышек коренных подшипников относительно блока цилиндров.
6. Торцовым ключом на 14 мм отворачиваем две гайки крепления крышки шатуна.
7. Снимаем крышку шатуна вместе с вкладышем.
8. Отсоединяем от коленчатого вала остальные шатуны и сдвигаем их вверх.
Вынимаем вкладыши из шатунов и их крышек.
9. Торцовым ключом на 17 мм ослабляем болты крепления крышек коренных подшипников коленчатого вала.
10. Отвернув два болта, снимаем крышку заднего коренного подшипника. В проточках задней опоры коленчатого вала установлены два упорных полукольца. Переднее кольцо А - сталеалюминиевое, а заднее Б - металлокерамическое. Кольца можно вынуть, нажав на их торцы тонкой отверткой.
11. Отворачиваем болты остальных крышек коренных подшипников, удерживая коленчатый вал от падения. Снимаем поочередно крышки и вынимаем коленчатый вал из картера. Все вкладыши крышек (кроме третьей), установленные в постелях коренных подшипников, имеют проточку. На крышках коренных подшипников выполнены метки, соответствующие их порядковому номеру (отсчет от носка коленчатого вала), обращенные к левой стороне блока цилиндров. На пятой крышке выполнены две метки, разнесенные по краям.
Метка на крышке первого коренного подшипника
12. Для замены вынимаем вкладыши коренных подшипников коленчатого вала из блока цилиндров и крышек.
Примечание
При наличии любых трещин на шейках или щеках коленчатый вал подлежит замене.
13. Микрометром измеряем диаметры коренных и шатунных шеек и сравниваем с данными, приведенными в табл. 8.1.1. Если износ или овальность больше 0,03 мм, то шейки необходимо прошлифовать в специализированной мастерской, где имеется в наличии необходимое оборудование (там же необходимо проверить осевое биение основных поверхностей коленчатого вала). После шлифовки повторно измеряем диаметры шеек коленчатого вала для определения ремонтного размера вкладышей.
Коренные (А) и шатунные (В) вкладыши коленчатого вала
Таблица 8.1.1. Диаметры шеек коленчатого вала|
Номинальный размер, мм |
Ремонтные (уменьшенные) размеры, мм |
|||
|
Шатунные шейки |
||||
|
Коренные шейки |
||||
Установка
1. Промываем коленчатый вал в керосине и продуваем сжатым воздухом его внутренние полости. Устанавливаем новые вкладыши коренных подшипников коленчатого вала номинального или ремонтного размера. На наружной цилиндрической поверхности вкладышей выбиты цифры, указывающие ремонтный размер: 025 - первый ремонтный, под шейку коленчатого вала, уменьшенную по диаметру на 0,25 мм. Соответственно при втором, третьем и четвертом ремонтных размерах будут значения: 050, 075, 100. Отличить шатунные вкладыши от коренных просто. На верхних коренных вкладышах (кроме среднего) выполнены кольцевые канавки. Кроме того, вкладыши средней опоры шире остальных. Шатунные вкладыши все одинаковые и взаимозаменяемые, их диаметр меньше диаметра коренных. Для увеличения площади контакта на шатунных вкладышах нет кольцевых канавок.
2. Устанавливаем в проточки постели пятого коренного подшипника упорные полукольца канавками к коленчатому валу. Полукольца изготавливаются нормальной толщины (2,310-2,360 мм) и увеличенной (2,437-2,487 мм).
3. Проверяем осевой зазор между упорными полукольцами и упорными поверхностями коленчатого вала, который должен быть в пределах 0,06-0,26 мм. Если зазор превышает максимально допустимый (0,35 мм), заменяем упорные полукольца новыми, увеличенными на 0,127 мм.
4. Смазываем шатунные и коренные шейки коленчатого вала моторным маслом и устанавливаем вал в блок.
5. В соответствии с метками устанавливаем крышки коренных подшипников и затягиваем болты их крепления моментом 68,4-84,3 Н·м. Проверяем свободное вращение вала.
6. Устанавливаем на коленчатый вал шатуны с вкладышами и крышками. Затягиваем гайки креплений моментом 43,4-53,5 Н·м.
7. Устанавливаем поддон картера двигателя (см. "Поддон картера двигателя - снятие и установка").
8. Устанавливаем на блок цилиндров держатель с сальником (см. "Задний сальник коленчатого вала - замена").
9. Установка остальных снятых деталей выполняется в обратной последовательности.
10. Регулируем натяжение цепи (см. "Цепь привода газораспределительного механизма - замена).
11. Регулируем натяжение ремня привода генератора (см. "Ремень привода генератора - регулировка натяжения и замена").
12. Проверяем и при необходимости корректируем угол опережения зажигания (см. "Момент зажигания - проверка и регулировка").
Коленчатый вал отлит из высокопрочного чугуна и насчитывает пять опорных (коренных) шеек и четыре шатунных. Поверхности шеек закалены токами высокой частоты на глубину 2-3 мм. В заднем конце коленчатого вала выполнено гнездо для установки подшипника ведущего вала коробки передач.
Шатунные и коренные шейки коленчатого вала соединяются каналами, по которым подводится масло для смазки шатунных подшипников. Технологические выходы каналов закрыты колпачковыми заглушками, которые запрессованы и для надежности зачеканены в трех точках.
Осевое перемещение коленчатого вала ограничено двумя упорными полукольцами, установленными в блоке цилиндров по обе стороны заднего коренного подшипника. С передней стороны подшипника ставится сталеалюминиевое полукольцо, а с задней - металлокерамическое (желтого цвета). Обе разновидности полуколец имеют одинаковые размеры и изготавливаются толщиной 2,31-2,36 мм и 2,437-2,487 мм (ремонтные). При сборке двигателя полукольца подбираются по толщине, чтобы осевой свободный ход (люфт) коленчатого вала находился в пределах 0,06-0,26 мм.
Для продления срока службы коленчатого вала предусмотрена возможность перешлифовки шеек коленчатого вала при износе или повреждении их поверхностей. Шлифованием диаметры коренных шеек уменьшают на 0,25; 0,5; 0,75 и 1,00 мм. При этом диаметры коренных шеек после перешлифовки должны быть соответственно равны 50,545-0,02; 50,295-о,ог; 50,045-о,02; 49,795-0,02 мм, а диаметры шатунных шеек - 47,584-0,02; 47,334-0,02; 47,084-о,о2; 46,834-о,02 мм.
Коленчатые валы двигателей 2103 и 2106 отличаются от коленчатых валов двигателей 2101 и 21011 увеличенным на 7 мм радиусом кривошипа. Поэтому у коленчатых валов двигателей 2103 и 2106 для отличия на одной из щек средней коренной шейки имеется маркировка "2103".
Коленчатый вал балансируется отдельно от маховика , благодаря чему эти детали взаимозаменяемы по отдельности.
Вкладыши коренных и шатунных подшипников.
Вкладыши тонкостенные, биметаллические, сталеалюминиевые. Вкладыши 1-, 2-, 4- и 5-го коренных подшипников имеют на внутренней поверхности канавку (с 1987 г. нижние вкладыши этих подшипников устанавливаются без канавки). Вкладыши центрального (3-го) коренного подшипника отличаются от остальных вкладышей большей шириной и отсутствием канавки на внутренней поверхности. Все вкладыши шатунных подшипников без канавок, одинаковые и взаимозаменяемые.
Вкладыши каждого подшипника состоят из двух одинаковых половинок. От провертывания они удерживаются выступами, входящими в соответствующие пазы шатунного или коренного подшипника.
Номинальная толщина вкладышей коренных подшипников равна 1,831-0,007 мм, а шатунных подшипников 1,730-0,007 мм. Вкладыши ремонтных размеров поставляются под шейки коленчатого вала, уменьшенные по диаметру на 0,25; 0,50; 0,75; 1,00 мм. Толщина ре-монтных вкладышей шатунных подшипников равна 1,855-о,оо7; 1,980-0,007; 2,105-о,оо7; 2,230-о,оо7 мм, а коренных 1,956-о,оо7; 2,081-о,оо7; 2,206-о,оо7; 2,331-о,оо7 мм.
Маховик . Отливается из чугуна и снабжен стальным зубчатым венцом для пуска двигателя стартером. Венец напрессовывается на маховик в горячем состоянии. Зубья венца для увеличения износостойкости и прочности закаливают токами высокой частоты.
Маховик крепится к фланцу коленчатого вала шестью самоконтрящимися болтами, под которые подкладывается одна общая шайба. Заменять эти болты какими-либо другими недопустимо. Расположение болтов таково, что маховик можно прикрепить к валу только в двух положениях. Его необходимо устанавливать так, чтобы метка - конусообразная лунка - находилась против шатунной шейки 4-го цилиндра. Метка служит для определения ВМТ в 1- и 4-м цилиндрах. Центрируется маховик с коленчатым валом передним подшипником ведущего вала
Измерение осевого зазора коленчатого вала
Измерение боковых зазоров шатунов
В зависимости от технического состояния шеек коленчатого вала замена вкладышей может быть произведена как без демонтажа двигателя, так и после снятия двигателя с автомобиля. Если двигатель снят с автомобиля, замену вкладышей следует производить в соответствии с приведенными ниже инструкциями и с учетом особенностей конкретного типа двигателя. Перед заменой надо проверить состояние коренных подшипников. На снятом с автомобиля и перевернутом двигателе коленчатый вал лежит на верхних опорах. Замерить зазоры в коренных подшипниках между нижними опорами и шейками вала. Если зазоры определяются на двигателе без его демонтажа с автомобиля, необходимо приподнять коленчатый вал вверх, чтобы выбрать зазоры между валом и верхними коренными опорами, и измерить зазоры между шейками и нижними вкладышами.
Замена вкладышей с демонтажом коленчатого вала
Замена вкладышей без демонтажа коленчатого вала
| ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ | |||||||
|
Проверить
| ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ | ||||
|
Измерить
Для того чтобы правильно определить размер вкладышей, нужно тщательно измерить зазоры в подшипниках. Можно использовать любой из описанных ниже способов измерения. Однако способ А предпочтительнее, так как обеспечивает более надежные результаты. Предупреждение
В методе А измерения используются для расчетного определения зазора. Метод В предполагает непосредственное измерение зазора. Кроме того, метод В отличается тем, что не позволяет определить биение подшипника.
Не допускается установка вкладышей различного номинального размера в один коренной подшипник.
МЕТОД А| ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ | |||
|
МЕТОД В
| ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ | ||||||||
|
Установить или присоединить Предупреждение
Вкладыши коренных подшипников
не должны иметь царапин, рисок от напильника и должны устанавли ваться в постели
без дополнительных прокладок. Не следует браться руками за поверхности трения
вкладышей, иначе жировые выделения пальцев могут оставить следы на покрытии
вкладыша.
Следует убедиться в
чистоте отверстий крышек и сопрягаемых поверхностей крышек и опор блока. Описание
монтажа уплотнения в крышке заднего коренного подшипника приведено ниже.
| ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ | ||||||||
|
Проверить
Измерить
