Шлифовка коленвала (коленчатого вала)
Шлифовка
коленвала - процесс тонкий, требует аккуратности, опыта и знания не
только технологии обработки, но и условий работы коленчатого вала в
моторе, а также умения «чувствовать» металл. В общем, работа мастера,
шлифующего иной «сложный» коленвал, - не только ремесло, но и
искусство. И уж никак не рутинный поточный процесс, когда о качестве
должен думать кто-то другой и лишь в самую последнюю очередь, когда
заказчик предъявляет претензии.
На первый взгляд может показаться, что шлифовка
коленвала больших трудностей не представляет - был бы только станок. К
сожалению, такого, мягко говоря, упрощенного взгляда придерживаются не
только механики-мотористы, но некоторая часть шлифовщиков. И ведет это
к ошибкам при ремонте, а то и просто к преднамеренной халтуре. В
результате чего и появляются неизвестно где, кем и как сделанная
шлифовка коленвала и двигатели, которые «не ходят».
Шлифовку
коленвала можно начать либо с шатунных, либо с коренных шеек. Быть
может, кому-то покажется странным, но этот вопрос имеет принципиальное
значение. Дело в том, что слабое место любого коленвала - это шатунные
шейки, включая галтели («переходы» от шейки к щекам-противовесам). Так
вот, после шлифовки шатунных шеек внутренние напряжения в их
поверхностном слое могут резко изменять свое значение. А это, очевидно,
явится причиной деформации всего коленчатого вала. И если коренные
шейки «сделаны» раньше шатунных, то коленчатый вал в той или иной
степени «поведет» - ось коренных шеек изогнется, а сами шейки получат
взаимное биение, причем далеко не всегда деформация и биение будут
малыми.
Наиболее подвержены деформации «нежесткие» коленчатые
валы - с шатунными шейками малого диаметра, не имеющие «полных» (с двух
сторон шатунной шейки) противовесов. Такие коленчатые валы установлены
в ряде двигателей Volvo, Chrysler, Mercedes, Lincoln, а также многих
японских фирм. Шлифовка таких коленвалов «наоборот» (сначала коренные,
затем - шатунные шейки) часто заканчиваются неудачей - не только
повышенным биением, но и эллипсностью шеек.
Однако шлифовку
коленвала не всегда стоит начинать с шатунных шеек. При шлифовке
шатунных шеек коленвал устанавливается в патронах станка. Но если
поверхности коленчатого вала, зажимаемые кулачками, некондиционные (к
примеру, хвостовик коленчатого вала восстановлен наваркой металла), то
вначале потребуется шлифовка этих поверхностей, и лишь затем - шатунных
шеек. В противном случае будет «потеряна» база, от которой шлифуют
шатунные шейки, и они окажутся непараллельны коренным.
Анализ
излома разрушенных коленвалов показывает, что трещина обычно начинает
развиваться от места перехода шлифованной поверхности к не тронутой
шлифовальным кругом. А такое место обычно и приходится на галтель,
приобретающую после неквалифицированной шлифовки коленвала неправильную
форму. Особенно опасна недооценка получающейся при ремонте формы
галтелей для коленвалов современных высокофорсированных двигателей.
Шлифовка шатунных шеек коленвала.
Если
подготовка к работе завершена, можно приступать к шлифовке шатунных
шеек коленвала. Для этого коленчатый вал устанавливается в патроны
станка так, чтобы его ось вращения проходила через одну из шатунных
шеек.
Но шлифовать пока все равно рано. Посмотрите: смещенный
коленчатый вал, вращаясь вокруг оси одной из шатунных шеек, явно
несбалансирован. Такой большой дисбаланс при вращении обязательно
приведет к деформации самого коленчатого вала и элементов станка, в
результате чего качество шлифовки коленвала резко снизится - исказится
форма шейки (появится эллипс), ее ось окажется непараллельной оси
коренных шеек.
Исключить или, по крайней мере, значительно
уменьшить дисбаланс коленчатого вала позволяют специальные грузы,
закрепляемые на планшайбах напротив патронов станка. Масса и
расположение балансировочных грузов подбирается в зависимости от массы
коленчатого вала и радиуса кривошипа.
После такой выверки многие
шлифовщики и начинают собственно шлифовку шейки коленвала. И -
пропускают один весьма важный момент. Дело в том, что большинство
коленвалов (к примеру, 4-х и 6-цилиндровых двигателей) имеют «парные»
шатунные шейки, лежащие на одной оси. Если при шлифовке коленвала
учесть и это условие, то выверка коленчатого вала на предмет совпадения
осей парных шеек в станке сильно усложнится. Но вполне оправдает себя -
после шлифовки будет достигнуто наивысшее качество ремонта.
Добиваться
совпадения осей «парных» шеек целесообразно не только из чисто
геометрических соображений: совпадение осей - это и одинаковый угол
опережения зажигания, и такой же ход поршня во всех цилиндрах.
Однако
на практике обеспечить это условие удается далеко не всегда - некоторые
коленчатые валы после длительной эксплуатации оказываются
«скрученными», т.е. их шатунные шейки получают слишком большое угловое
смещение и уже не «попадают» в одну ось даже при шлифовке коленвала
через ремонтный размер. Отметим, что ошибка при наладке станка, при
которой патроны получаются несоосны, тоже не позволит шлифовать
«парные» шейки в одной оси.
Итак, только теперь можем начинать
шлифовку коленвала. Включаем вращение коленчатого вала, подачу СОЖ
(смазывающе-охлаждающей жидкости), подводим шлифовальный круг до
касания шейки. Далее следует сделать подачу в пределах 0,05 мм «на
врезание», короткую остановку и снова подачу. И так до заданного
размера шейки, разумеется, с промежуточным контролем получающегося
размера.
«Нежесткие» коленвалы при шлифовке требуют еще более
осторожного обращения. К примеру, подачу на врезание следует ограничить
величиной 0,03 мм, а перерыв между подачами увеличить (сделать так
называемое «выхаживание») - в противном случае шейка окажется с
недопустимой эллипсностью (более 0,01 мм).
В общем случае ширина
шлифовального круга всегда меньше ширины шейки. Чтобы обеспечить
шлифовку шейки коленвала по всей ширине, ее надо, как говорят
шлифовщики, «разогнать», т.е. подать круг по оси шейки до легкого
касания щек. Эта операция должна выполняться с максимальной
осторожностью - при врезании в щеки (противовесы) коленчатый вал
начинает вибрировать, что может привести к появлению глубокой «огранки»
на поверхности шейки. Для «нежестких» коленчатых валов это критично,
поскольку появившуюся огранку практически не удается исправить, даже
имея припуск в 0,1 мм.
Шлифовка коренных шеек коленвала.
Главный
вопрос, который необходимо решить перед шлифовкой коренных шеек, -
каким способом закреплять (устанавливать) коленчатый вал в станке.
Многолетняя
практика шлифовки коленвалов большого числа различных двигателей
позволяет указать оптимальный способ установки вала. Но прежде
рассмотрим варианты.
Некоторые шлифовщики зажимают коленчатый
вал в патронах точно так же, как и при шлифовке шатунных шеек
коленвала, только патроны сводят к оси вращения планшайб станка.
Считается, что при хорошей выверке положения коленчатого вала по
минимальному биению хвостовика (или 1-й коренной шейки) и поверхности
заднего сальника (или последней коренной шейки) шейки можно шлифовать и
таким способом.
В действительности есть ряд причин, по которым
так устанавливать коленчатый вал нельзя. Главное, что в первую очередь
характерно для «нежестких» коленвалов - это деформация коленчатого вала
при сжатии его в кулачках патронов.
Еще один неприятный момент -
планшайбы при смещении патронов к центру невозможно сбалансировать. А
тогда коленчатый вал и элементы станка при вращении будут
деформироваться, в результате чего коренные шейки окажутся некруглыми.
И, наконец, зажимая коленчатый вал за хвостовик и поверхность заднего
сальника, очень трудно контролировать биение этих поверхностей
(коренные шейки могут иметь свое биение, если шлифовка коленвала
когда-то была неправильно произведена).
Правда, описанный способ
проще: он не требует демонтажа планшайб с патронами (это не слишком
приятная и легкая процедура), но такое «слабое» его преимущество
меркнет перед серьезными недостатками.
Редко, при шлифовке
коленвала встречается и такой способ установки: хвостовик - в центр
передней бабки станка, а поверхность заднего сальника - в патрон. Или,
наоборот, центр ставят в заднюю бабку. Но суть от этого не меняется,
поскольку все недостатки останутся, ну, может быть, их негативное
влияние на качество шлифовки будет чуть меньше.
Свободен от
указанных недостатков только один способ - установка коленчатого вала в
центрах. При этом задний центр должен обязательно быть неподвижен (он
фиксируется с помощью стопора), иначе из-за проскальзывания в центровой
фаске коленчатый вал будет вращаться неравномерно, и шейки после
шлифовки коленвала опять получатся некруглыми.
Шлифовка
коленвала в центрах, очевидно, предполагает, что планшайбы с патронами
необходимо заменять на центры. Поскольку это требует времени, во многих
мастерских для шлифовки коленвалов используют два станка - один только
для шатунных шеек (с планшайбами и патронами), другой - только для
коренных (с центрами). Тем самым экономится время.
Очень важно,
чтобы усилие сжатия коленчатого вала центрами было минимальным, в
противном случае коленвал в станке деформируется. Если затем шлифовать
коренные шейки, то после снятия со станка коленчатый вал разогнется и
сразу окажется кривым.
Сама шлифовка коренных шеек коленвала
выполняется аналогично шатунным. Начинают обычно с шеек, имеющих
максимальный износ (средняя или первая), чтобы сразу определить, в
какой ремонтный размер выйдут коренные шейки. При этом не следует
забывать про торцевые поверхности упорного подшипника - у некоторых
двигателей с фланцевым коренным вкладышем ремонтное уменьшение коренных
шеек сопровождается одновременным увеличением ширины между фланцами,
что требует расшлифовки соответствующих поверхностей на коленчатом валу.
В
заключительной стадии шлифовки коленвала неплохо чуть тронуть
поверхность переднего и заднего сальников - это повысит надежность
уплотнений коленчатого вала. И, конечно же, необходимо тщательно
проконтролировать всю геометрию коленвала - без выходного контроля
работа не может считаться законченной.
Если правильно и
аккуратно выполнить все операции по шлифовке коленвала, то реально
добиться 0,003 мм эллипсности, конусности и взаимного биения шеек, что
будет даже лучше, чем у нового коленчатого вала. Однако блестящие
«свежешлифованные» поверхности шеек не должны вводить в заблуждение
грамотного механика-моториста - микропрофиль шлифованной поверхности
коленчатого вала весьма далек от идеала. Дело в том, что острые выступы
микронеровностей способны некоторое время в начальный период
эксплуатации двигателя изнашивать вкладыши, одновременно загрязняя
систему смазки продуктами износа (масло будет быстро приобретать
характерный серый цвет). Кроме того, что не менее неприятно, острые, с
микрозаусенцами, края смазочных отверстий необратимо повреждают
вкладыши, оставляя на них характерные борозды. Да и галтели с
недопустимо грубой после шлифовки коленвала поверхностью - верный путь
к усталостному разрушению коленчатого вала.
Устранить
микронеровности и загладить острые края смазочных отверстий нетрудно -
необходима доводка шеек после шлифовки коленвала.
Доводку шеек
после шлифовки коленвала осуществляют с помощью полировки. Ее делают
вручную в несколько переходов - вначале с помощью мелкозернистой
наждачной бумаги, вставляемой в специальные клещи-захваты, затем -
абразивной пастой. При съеме не более 0,001 мм полировка позволяет
практически полностью убрать микронеровности. Что, кстати, нетрудно
проверить - достаточно провести по шейке медным предметом до и после
полировки: в последнем случае на шейке не остается следа, даже если она
выглядит не такой блестящей и красивой.
Иногда шейки коленчатого
вала «не проходят» в ближайший ремонтный размер - слишком велик их
износ. В результате приходится значительно - до 0,75-1,0 мм (зависит от
наличия соответствующих ремонтных вкладышей) занижать размер шейки.
Несмотря
на опасения некоторых механиков о якобы срезаемом «твердом слое» и
низком ресурсе отремонтированного коленчатого вала, никаких
неприятностей не наблюдается. С одной стороны, коленвалы после
стандартной закалки токами высокой частоты (ТВЧ) имеют глубину
упрочненного слоя до 1,0 мм. С другой - практика показала, что для
надежной и долговечной работы коленвала более важна его геометрия и
геометрия сопряженных деталей. А это зависит от квалификации
механика-моториста, от точности шлифовального станка, на котором
ремонтировали коленчатый вал, но главное - от опыта и умения
специалиста-шлифовщика, без которого рассчитывать на успешный ремонт
коленвала по меньшей мере наивно.
Источник: http://avtomaster.eu |
