Головка цилиндров. Перед проведением ремонта следует испытать герметичность стенок и уплотнений головки цилиндров. Испытания проводятся на стендах типа КИ-9147, ОР-13725М (для ЯМЗ-240Б) и других. В отверстия водных полостей испытываемой головки устанавливается и прижимается специальная обрезиненная плита. При давлении воды 0,4-0,5 МПа утечки и потение стенок головки в течение 5-ти минут не допустимы. Наиболее распространённый дефект чугунных головок цилиндров – износ рабочей фаски клапанных гнёзд, которые ремонтируются фрезерованием. Для этого применяется набор специальных фрез [рис. 70]. Фрезеровка проводится вручную либо на сверлильном станке, используя специально изготовленную шарнирную оправку.
Рис. 70. Ремонт клапанных гнёзд фрезами.
а) – Черновой 45 град;
б) – Черновой 75 град;
в) – Черновой 15 град;
г) – Чистовой 45 град;
д) – Схема образования рабочей фаски гнезда при фрезеровании и её ширина В.
Порядок обработки клапанных гнёзд представлен в таблице 40.
Таблица 40. Угол заточки фрез (шлифовальных камней) для обработки клапанных гнёзд головок цилиндров.
| Марка дизельного двигателя | Углы заточки фрез для впускных гнёзд, град | Углы заточки фрез для выпускных гнёзд, град | ||||||
| 1-й | 2-й | 3-й | 4-й | 1-й | 2-й | 3-й | 4-й | |
| Типа ЯМЗ | 30 | 75 | 15 | — | 45 | 75 | — | — |
| А-41, А-01М | 30 | 60 | 15 | 30 | 45 | 75 | 15 | — |
| СМД-60 и его модификации | 30 | 75 | 15 | 30 | 45 | 75 | 15 | 45 |
При этом первая фреза предназначена для удаления на фаске следов износа, вторая и третья фреза служит для подрезки верхней и нижней части фаски. Последняя четвёртая фреза предназначается для доведения ширины фаски В до требуемых размеров [таблица 41].
Таблица 41. Размеры фасок клапанных гнёзд и притёртой кольцевой полоски на клапане.
| Марка дизельного двигателя | Ширина фаски гнезда, мм | Ширина кольцевой полоски | |
| впускной | впускной | ||
| ЯМЗ-238НБ, ЯМЗ-240Б | 2,0-2,5 | 1,5-2,0 | 1,5-2,5 |
| СМД-60, СМД-62, СМД-66, СМД-72 | 2,5 | 2,3 | 1,5-2,5 |
| А-41, А-01М и типа СМД-18 | 2,0-2,5 | 1,5-2,3 | 1,5-2,5 |
| Д-37М, Д-144, Д-21 | 2,0-2,5 | 2,0-2,5 | 2,0-2,5 |
| Д-65М, Д-240 | 1,5-2,0 | 1,5-2,0 | 1,5-2,0 |
Во время проведения фрезерования стержень оправки фрезы должен с зазором не более 0,05 мм входить в отверстие втулки клапана. Вместо фрез возможно использование зенкеров с твердосплавными пластинками.
Для достижения герметичности прилегания клапанов к гнёздам используется несколько технологий.
При обычной технологии клапаны притираются к гнезду на стенде ОР-6687М либо вручную. В другом случае фаска гнезда также обрабатывается фрезерованием, а у клапана она шлифуется под углом 44 градуса (± 15 мин) и впоследствии не притирается. Следующий способ: гнездо в головке блока и фаска клапана дополнительно наклёпывается, обрабатывая роликовыми накатками.
Для получения малой шереховатости (Ra = 0,8 мкм) поверхности сёдел клапанов, обработки стальных колец в головках, а также минимального снятия металла с фаски применяется планетарно-шлифовальный прибор ОПР-1334-01 [рис. 71, а]. Благодаря эксцентрическому расположению отверстия в шпинделе (6) [рис. 71, б] одновременно с вращением круга (9) вокруг собственной оси происходит обкатывание всего прибора по шлифуемой фаске. Частота вращения абразивного круга 7200 мин-1. Подача вручную винтом (5).
Рис. 71. Шлифование гнезда клапана прибором ОПР-1334-01.
а) – Процесс шлифования;
б) – Схема прибора;
1) – Шестерни;
2) – Ротор электродвигателя;
3) – Статор электродвигателя;
4) – Червячная передача;
5) – Винт регулировки подачи;
6) – Шпиндель;
7) – Гильза;
8) – Оправка;
9) – Шлифовальный круг;
10) – Седло клапана.
На шлифовальной поверхности фасок гнёзд в головке не допускаются раковины и риски. Биение рабочей фаски относительно оси направляющей втулки клапана не должно превышать 0,06 мм. Биение проверяется приспособлением 70-8720-1311 с индикатором часового типа либо используется калибр.
Предельный (выбраковочный) диаметр гнезда в головке определяется по утопанию тарелки клапана нормального размера либо калибра относительно плоскости головки или блока [рис. 72].
Рис. 72. Замер утопания в клапана штангенглубиномером.
При текущем ремонте допустимо утопание тарелки:
впускных клапанов двигателей ЯМЗ-238НБ, ЯМЗ-240Б, А-01М, А-41 – 2,7 мм,
выпускных клапанов – 3,2 мм;
впускных клапанов двигателей СМД-60, СМД-62, СМД-72 – 2,8 мм,
выпускных клапанов – 3,0 мм;
выпускных клапанов Д-50 – 2,5 мм;
Д-240 – 3,5 мм;
Д-65Н – 2,5 мм;
Д-37Е – 3,5 мм, выпускных клапанов – 3,0;
впускных клапанов дизелей СМД-14, СМД-17, СМД-18 – 3,2 мм,
выпускных клапанов – 3,5 мм.
Изношенные клапанные гнёзда кольцуют либо наплавляют. Перед кольцеванием они растачиваются. Кольца изготовляются из специального (перлитного) чугуна диаметром, создающим натяг 0,14-0,18 мм.
Перед проведением запрессовки головка блока нагревается до 400 градусов Цельсия, а кольца охлаждаются в углекислоте (сухой лёд) либо головка нагревается до 90 градусов Цельсия, а кольца охлаждаются в жидком азоте. После запрессовки на кольцах протачиваются фаски. Для замены вставных гнёзд применяются съёмники, представленные на [рис. 73].
Рис. 73. Съёмник для выпрессовки седла клапана из головки цилиндров.
1) – Конус;
2) – Цанга;
3) – Вставка;
4) – Корпус;
5) – Гайка;
6) – Гайка.
Трещины в перемычках между клапанными гнёздами, а также между гнёздами и отверстием под распылитель форсунки устраняются путём постановки стягивающих фигурных вставок либо методом горячей газовой сварки. Трещины в водяной рубашке, не проходящие через отверстия для шпилек, завариваются электродуговой сваркой проволокой ПАНЧ-11.
Для устранения трещин в рубашке охлаждения применяются составы на основе эпоксидных смол. В том случае, если трещина проходит через отверстие под шпильку, то отверстие рассверливается, затем развёртывается диаметром больше номинального на 4 мм и на глубину меньше высоты головки цилиндров на 8-10 мм, после чего вставляется соответствующего размера втулка на эпоксидном составе. Аргонно-дуговой сваркой завариваются трещины и коррозионные повреждения у алюминиевых головок.
Отклонение от плоскостности привалочной поверхности головок определяется проверочной линейкой и щупом (допустимое отклонение не более 0, 15 мм). При большем отклонении головка подвергается механической обработке:
до высоты не менее 131 мм — для дизелей ЯМЗ-238НБ, А-01М, А-41;
до высоты 131,3 мм — для дизелей ЯМЗ-240Б;
до высоты 130мм — для дизелей СМД-60, СМД-62, СМД-64.
Для автомобильного двигателя ГАЗ-53А допустимо уменьшение высоты головки на 1 мм против номинального размера.
После проведения ремонта головка цилиндров повторно подвергается гидравлическому испытанию.
При ослаблении либо при срыве резьбы в отверстиях головки цилиндров дефект устраняется так же, как у блоков цилиндров.
Клапаны. К основным дефектам клапанов относятся: износ и подгорание рабочих фасок тарелок, износ поверхности стержня и его торца.
Изношенные рабочие фаски тарелок клапанов и торцы стержней шлифуются на стенде ОР-8022 (устройство стенда представлено на [рис. 74]), ЦКР-Р-108 и других. Перед шлифованием проверяется прямолинейность стержня клапана на приспособлении 70-8608-3515, при этом допустимое отклонение составляет до 0,05 мм.
Рис. 74. Схема стенда для шлифования фасок клапанов.
1) – Дверца;
2) – Дверца;
3) – Основание;
4) – Маховик;
5) – Маховик;
6) – Станина;
7) – Опора;
8) – Шлифовальная бабка;
9) – Стойка;
10) – Пульт управления;
11) — Насосная станция.
На основании (3) смонтирована станина (6) с подвижным столом, на котором перемещается опора (7) с устройствами для зажима и привода клапана, а также стойка (9) для алмазной правки абразивного круга. На станине установлена шлифовальная бабка (8). Управление стендом ведётся с пульта (10). Глубина резания управляется при помощи маховика (4) и дополнительно для получения требуемой шероховатости поворачиванием маховика (5). Станцией (11) электронасосом ПА-22 подаётся из бака охлаждающая жидкость при шлифовании. Стенд может настраиваться на любой типоразмер клапана диаметром тарелки до 60 мм, стержня 8-16 мм, углом фасок 40-60 град. Для шлифования используются круги зернистостью 40-25, твёрдостью СМ1 и СМ2.
Предельно изношенные тарелки клапанов (высота цилиндрического пояска тарелки менее 0,5 мм) восстанавливаются плазменным напылением, наплавкой ТВЧ шихты из жаропрочных материалов (ВКЗ, ЭП-616, сормайт №1) и методом электроконтактного напекания металлических порошков.
Напылённые и напечённые поверхности рекомендуется обработать затем электроабразивным (электрохимическим) шлифованием.
Биение конической фаски тарелки клапана после шлифования допустимо не более 0,03-0,05 мм.
Высота цилиндрического пояска на тарелке клапана не должна быть менее 1,1 мм для впускных и 1,3 мм для выпускных клапанов.
Изношенные стержни клапанов шлифуются на уменьшенный размер, наращиваются твёрдым железнением либо хромированием. Овальность и конусообразность стержня клапана после проведения шлифования не должны превышать 0,02 мм, а шероховатость – Ra = 0,32 мкм.
Пружины клапанов. В процессе эксплуатации двигателя пружины клапанов теряют упругость, получают усадку, изнашиваются их торцы.
С помощью прибора МИП-100-2 [рис. 75] контролируется упругость клапанных пружин, сравнивая их с техническими требованиями (таблица 42). Пружины, упругость которых меньше допустимой, могут быть восстановлены методом термической фиксации либо накаткой роликом.
Рис. 75. Контроль упругости клапанных пружин на приборе МИП-100-2.
1) – Пружина;
2) – Пресс;
3) – Весы прибора.
Таблица 42. Характеристика клапанных пружин.
| Марка дизельного двигателя | Клапанная пружина | Упругость пружины при рабочей длине, H | Длина пружины в рабочем состоянии | |
| нормальная | допускаемая | |||
| ЯМЗ-240НБ, ЯМЗ-240Б | Наружная | 446 ± 26,7 | 380 | 42 |
| СМД-60, СМД-62, СМД-64. СМД-72 | Внутренняя | 256 ± 15,0 | 220 | 37 |
| А-01М, А-41 | Наружная | 250 ± 15,0 | 212 | 56 |
| Внутренняя | 128 ± 17,5 | 102 | 50 | |
| Д-108, Д-160 | Наружная | 344 ± 26 | 270 | 78 |
| Внутренняя | 44,8 ± 6,2 — 2,8 |
36 | 60 | |
| СМД-14, СМЛ-19, СМД-20 | Наружная | 190 ± 14 | 158 | 55 |
| Внутренняя | 60 ± 4,5 | 50 | 55,2 | |
| СМД-17К, СМД-18К | Наружная | 197,5 ± 12,5 | 176 | 77 |
| Внутренняя | 81,5 ± 4,5 | 60 | 52 | |
| Д-50, Д-50Л | Наружная | 153 ± 12,7 | 133 | 37 |
| Внутренняя | 147 ± 12 | 128 | 39 | |
| Д-37, Д-37Е, Д-21 | — | 156 ± 9,4 | 132 | 50 |
Методом термической фиксации пружина восстанавливается на установке ОРГ-26095. Там она растягивается зажимами приспособления до необходимой длины, затем через неё пропускается электрический ток, нагревая до 400-450 градусов Цельсия и охлаждается на воздухе.
Сборка головки цилиндров и притирка клапанов. Собираются головки на специальном столе (стенде) и применяются кантователи, например 70-0864-1308, для кантования головок цилиндров двигателей СМД и А-41. В головку (блок) запрессовываются направляющие втулки, затем их развёртывают разжимными развёртками, обеспечивая тем самым зазор между стержнем впускного клапана и отверстием втулки в пределах 0,03-0,07 мм, а выпускного 0,07-0,11 мм.
После проведения обработки клапанных гнёзд следует добиться герметичности соединения клапана с гнездом. Притирка клапанов к гнёздам осуществляется на станке ОР-6687М [рис. 76].
Рис. 76. Станок для притирки клапанов ОР-6687М.
1) – Станина;
2) – Стол;
3) – Шпиндель.
Перед притиркой фаска клапана и гнезда смазывается тонким слоем пасты, имеющей следующий состав:
для гнёзд головок из чугуна – 40% абразивного порошка из серого электрокорунда зернистого М-14 – М-20, 55-58% дизельного масла и 2-5% олеиновой либо стеариновой кислоты;
для вставных стальных колец в головках – 40-50% абразивного порошка марки 64С (КЗ) зернистостью М20, дизельного масла 46-48%, олеиновой кислоты 4-5%, сульфофрезола – 2-3%, керосина – 4-5%.
Стержни клапанов смазываются дизельным маслом, затем на них надеваются технологические пружины и устанавливаются клапаны в направляющие втулки. Головка (блок) устанавливается на стол станка (2), совмещаются шпиндели станка (3) с осями клапанов и начинается притирка. Она проводится до образования на конической поверхности тарелки клапана и гнезда ровной без разрывов матовой кольцевой полоски (таблица 41). У клапана кромка матовой полоски должны отстоять от края конусной поверхности тарелки не менее чем на 1,5 мм, а у гнезда поясок должен начинаться у основания большого конуса.
После проведения притирки клапаны размечаются в соответствии с номерами гнёзд. Головка и клапаны тщательно промываются для удаления остатков пасты, затем производится сборка клапанного механизма.
При применении технологии без притирки, как указывалось выше, после установки клапанов в гнёзда, по клапанам наносятся лёгкие удары молотком массой не более 200 граммов, через медную наставку таким образом, чтобы на клапане появилась непрерывная риска шириной 0,1-0,25 мм.
Для того чтобы увеличить срок службы соединения клапанов с гнёздами применяется накатывание роликами рабочих фасок гнезда после фрезерования и тарелки клапана после шлифования, с использованием специальных приспособлений, на сверлильном станке за 6-10 оборотов шпинделя при давлении 2,5-3 МПа. В этом случае герметичность достигается также после лёгких ударов молотка.
При сборке клапаны размещаются по гнёздам согласно разметке, при помощи приспособления сжимаются пружины и устанавливаются тарелки клапанных пружин с сухариками. Сухарики должны плотно сидеть в тарелке пружины, выступая над её плоскостью не более 0,5 мм, и обеспечивать перпендикулярное расположение тарелки относительно стержня клапана. Используя приспособление КИ-9918, следует проверить упругость клапанных пружин в сборе. Контроль качества притирки проводится при помощи пневматического прибора или по просачиванию керосина, или на стендах КИ-8847М для одновременной проверки герметичности всех соединений клапан – гнездо головок блоков двигателей ЯМЗ-240Б и ЯМЗ-238НБ.
Для проверки герметичности пневматическим прибором тарелка клапана сверху при помощи кисти смачивается керосином. Прибор прижимается к соответствующему отверстию головки, грушей нагнетается под клапан воздух до давления 30-50 кПа. Отсутствие пузырьков свидетельствует об удовлетворительной притирке клапана. При проверке керосином головка устанавливается каналами вверх, затем в них наливается керосин. Он не должен просачиваться между клапанами и гнёздами в течение трёх минут.
Валик коромысел (оси) при износе наружной поверхности восстанавливается электролитическим методом.
Коромысла клапанов с втулками. К наиболее распространённым дефектам относятся: износы бойков, износы внутренней поверхности втулок и резьбы под регулировочный винт. При износе бойков по высоте не более двух мм, они шлифуются при помощи приспособлений на станке для шлифования тарелок клапанов либо на обдирочно-шлифовальном станке, выдерживая при этом заданный радиус закругления по шаблону. При износе на глубину более двух мм, боёк наплавляется и шлифуется до нормального размера, добиваясь параллельности цилиндрической поверхности бойка относительно оси отверстия под втулку.
Толкатели клапанов со втулками. В них подвергаются износу поверхности стержня и тарелки. Стержни восстанавливаются твёрдым железнением, хромированием и вибродуговой наплавкой проволокой из высокоуглеродистой стали.
При износе рабочей поверхности тарелки толкателя до 0,3 мм её следует шлифовать. При больших износах тарелка наплавляется электродуговой сваркой электродом Т-590. Для того чтобы не произошёл отпуск стержня, при наплавке тарелки, его погружают в ванну с проточной водой.
Распределительные валы. Наблюдаются следующие дефекты: износ поверхности шеек и кулачков. Допустимое отклонение от прямолинейности оси вала не более 0,05 мм при замере по средней шейке. При большем отклонении рекомендуется правка под прессом. Поверхности опорных шеек при овальности и конусообразности более 0,1 мм шлифуются на ремонтные размеры либо восстанавливаются теми же способами, что и валики коромысел, до нормального размера.
Втулки блоков под опорные шейки вала заменяются и растачиваются под размер шеек с применением специальных станков ОР-14557 (дизельный двигатель Д-50), ОР-14553 (дизельный двигатель СМД-60) и другие.
У кулачков распределительного вала подвергается износу профильная набегающая часть [рис. 77], в результате этого изменяется высота подъёма клапана, запаздывает момент начала его открытия и уменьшается общее время открытия, снижая мощность двигателя.
Рис. 77. Износ кулачка распределительного вала.
h – высота подъёма толкателя при новом кулачке;
h1 – высота подъёма толкателя при изношенном кулачке;
a – начало открытия нового клапана;
a1 – начало открытия изношенного клапана;
b – максимальное открытие нового клапана;
b1 – максимальное открытие изношенного клапана;
c – закрытие клапана.
Допустимая высота кулачка распределительно вала:
для двигателя ЯМЗ-240Б, ЯМЗ-238НБ – 42 мм;
для двигателя Д-50, Д-240 – 40,1 мм;
для двигателя А-01М, А-41 – 44,05 мм;
для двигателя СМД-18 – 41,25 мм;
для двигателя Д-37, Д-144 – 40,70 мм.
Кулачки, имеющие размер меньше допустимого, шлифуются на шлифовально-копировальном станке до ремонтных размеров либо восстанавливаются наплавкой электродом Т-590.