Контрольная работа по "Эксплуатации ТТМ"

                                           

                                               1.  Диагностика КШМ

 

Функция и составляющие

         Главная функция кривошипно-шатунного механизма (сокращенно – КШМ), являющегося неотъемлемой составляющей любого ДВС (будь-то дизельный или бензиновый силовой агрегат), заключается в преобразовании совершаемого поршнем возвратно-поступательного движения во вращательное, выполняемое коленчатым валом. Выделяют неподвижные и подвижные детали КШМ. К числу первых относятся:

- блок цилиндров, являющийся базовым элементом двигателя;

- головка блока цилиндров (сокращенно - ГБЦ);

- картер сцепления и маховика;

- поддон (нижний картер) двигателя;

- крышки блока цилиндров;

- гильзы;

- прокладки крышек блока цилиндров;

- полукольца коленвала;

- кронштейны;

- различные крепежные детали.

 

         В свою очередь, подвижными компонентами кривошипно-шатунного механизма (КШМ) являются:

* поршни, оснащенные поршневыми кольцами;

* шатуны;

* маховик;

* коленвал с подшипниками;

* поршневые пальцы.

 

 

 

 

 

                                                                              3

 

 

Рис.1 Кривошипно-шатунный механизм. 1. Крышка шатуна; 2. Болт крепления крышки шатуна; 3. Шатун; 4. Поршень; 5. Терморегулирующая пластина поршня; 6. Маслосъемное кольцо; 7. Нижнее компрессионное кольцо; 8. Верхнее компрессионное кольцо; 9. Разжимная пружина; 10. Поршневой палец; 11. Вкладыш шатунного подшипника; 12. Упорные полукольца среднего коренного подшипника; 13. Вкладыши коренного подшипника; 14. Каналы для подачи масла от коренного подшипника к шатунному; 15. Держатель заднего сальника коленчатого вала; 16. Задний сальник коленчатого вала; 17. Штифт для датчика ВМТ; 18. Метка (лунка) ВМТ поршней 1-го и 4-го цилиндра; 19. Шкала в люке картера сцепления; 20. Метка ВМ-Г поршней l-гo и 4-го цилиндров на ободе маховика; 21. Шайба болтов крепления маховика; 22. Установочный штифт сцепления; 23. Зубчатый обод маховика; 24. Маховик; 25. Коленчатый вал; 26. Заглушка масляных каналов коленчатого вала; 27. Передний сальник коленчатого вала (запрессован в крышку масляною насоса); 28.Зубчатый шкив привода распределительного вала; 29. Шкив привода генератора; 30. А.Маркировка категории поршня по отверстию для поршневого пальца; 31. В.Маркировка класса поршня по наружному диаметру; 32.С. Маркировка ремонтною размера поршня; 33. D.Установочная метка; 34. I.Метки для установки момента зажигания; 35. II.Маркировка крышек коренных подшипников коленчатого вала (счет опор ведется от передней части двигателя).

Поршень 4 отливается из высокопрочного алюминиевого сплава. Поскольку алюминий имеет высокий температурный коэффициент линейного расширения, то для исключения опасности заклинивания поршня в цилиндре в головке поршня над отверстием для поршневого пальца залита терморегулирующая стальная пластина 5.

 

                                                                               4

 

      Принцип работы:

      В принципе работы КШМ нет ничего сложного. Давление газов, действующее на поршень, приводит его в поступательное движение в сторону коленвала. За счет работы кинематических пар «шатун-вал» и «шатун-поршень» происходит «превращение» поступательного движения поршней во вращательное движение коленчатого вала.

 

       Неисправности КШМ:

        Всем автолюбителям известно, что неисправности деталей КШМ – это самые серьезные неприятности, которые могут случиться с двигателем. Устранение таких поломок, как правило, бывает довольно затратным и трудоемким мероприятием, так как обычно предполагает эвакуацию и осуществление капитального ремонта силового агрегата. Среди причин неисправностей кривошипно-шатунного механизма выделяются выработка ресурса ДВС и нарушение правил эксплуатации последнего (например, применение некачественного моторного масла, затягивание сроков до очередного техобслуживания, продолжительная эксплуатация транспортного средства под нагрузкой и т.д.).

        Подавляющее большинство неисправностей КШМ можно диагностировать по ряду внешних признаков и с использованием таких простейших диагностических приборов, как компрессометр и стетоскоп. К числу наиболее часто встречающихся неисправностей ДВС, вызванных неполадками в работе КШМ, относятся:

- снижение значения компрессии в цилиндрах;

- преждевременное воспламенение и детонационное сгорание топливовоздушной смеси;

- стуки пальцев и поршней;

- стуки в коренных и шатунных подшипниках;

- резкое снижение мощности двигателя;

- падение давления масла в системе смазки;

- перегрев силового агрегата;

- попадание воды в цилиндры либо картер (данное явление имеет место при износе выполненных из резины уплотнительных колец, которые устанавливаются в нижней части гильз);

- потеря герметичности прокладки ГБЦ.

        Результатами изнашивания поршня с кольцами и цилиндра становится уменьшение компрессии, падение мощности двигателя, снижение числа оборотов коленвала,

повышение расхода горючего и моторного масла, появление дыма в картере. Названные

явления могут также иметь место в случае закоксовывания поршневых колец.

Уменьшение компрессии в дизельных моторах чревато возникновением серьезных

                                                                         5

трудностей при их пуске, что особенно актуально при запуске дизеля в мороз. Причина повышенной компрессии в цилиндрах может крыться в выходе из строя маслосъемных колец. Снижение давления моторного масла нередко наблюдается вследствие увеличения зазоров в подшипниках коленчатого вала.

 

  Диагностика неисправностей КШМ:

Техническое состояние кривошипно-шатунного механизма оценивают по характеристикам виброударных импульсов в характерных точках двигателя (виброакустическая метод), суммарному размеру зазоров в верхней головке шатуна и шатунном попнике, количеству газов, прорывающихся в картер,  давлению в цилиндрах в конце такта сжатия (компрессии), расходу или падению давления сжатого воздуха, подаваемого в цилиндры.

Виброакустический метод дает наиболее достоверные и исчерпывающие результаты диагностирования при использовании комплекта виброакустической аппаратуры. Однако из-за большой стоимости и сложности, требующей высокой квалификации операторов-диагностов, его применение ограничено.

Наиболее простым и доступным устройством для виброакустического контроля является стетоскоп. В корпусе стетоскопа размещены источник питания и усилитель, с одной стороны корпуса выведен наконечник-щуп, с другой — головной телефон с соединительным кабелем.

Перед диагностированием двигатель прогревают до температуры охлаждающей жидкости 85...95°С и прослушивают, прикасаясь остриём щупа к проверяемым участкам.

 

а.) Слушаем стуки

        Для прослушивания стуков в двигателе используется специальный электронный стетоскоп. Такая диагностика (не путайте с компьютерной диагностикой двигателя) производится на прогретом моторе. Для прослушивания стуков поршневых пальцев наконечник стетоскопа прикладывается к верхней половине цилиндра. Стук пальца бывает резким, металлическим. Он усиливается с увеличением частоты вращения коленчатого вала и исчезает при выключении цилиндра из работы. Прослушивание стуков коренных подшипников осуществляется путем прикладывания наконечника прибора к нижней части блока цилиндров. Стуки шатунных подшипников, в свою очередь, прослушивают через стенку блока цилиндров в тех зонах, которые соответствуют нижнему и верхнему положениям колен вала. Хорошая слышимость (что отнюдь не хорошо для двигателя) стуков деталей КШМ без применения стетоскопа является ярким свидетельством наличия сильно увеличенных зазоров в сопрягаемых деталях, что недопустимо. В этом случае двигатель следует сразу же остановить для дальнейшего устранения неисправностей.

 

 

 

 

 

 

                                                                           6

             

                                                            Рис. 2 Стетоскоп

 

б) Стук коленвала может быть следствием:

* раннего зажигания;

* использования некачественного моторного масла;

* увеличенного зазора между вкладышами и шейками коренных подшипников;

* низкого давления и недостаточной подачи масла;

* овальности и эксцентричности коренных шеек;

* увеличенного зазора между упорными поверхностями коленвала и упорными кольцами;

* ослабления затягивания болтов, с помощью которых маховик крепится к коленчатому валу.

 

в). Причинами появления стука в шатунных подшипниках могут быть:

- работа двигателя на масле низкого качества;

- непараллельность осей нижней и верхней головок шатунов;

- конусность либо овальность шатунных шеек.

       В случае появления даже незначительных стуков в подшипниках и при падении давления масла нужно обязательно проверить значение зазора в подшипниках. Для этого необходимо измерить диаметры отверстия вкладышей и шейки коленвала при собранной нижней головке шатуна.

      Значение радиального зазора измеряется при помощи специального щупа, представляющего собой пластинку, выполненную из латуни. При этом с подвергаемого проверке подшипника снимается крышка, после чего на его поверхность помещается заблаговременно смазанный моторным маслом щуп, имеющий минимальную толщину. Легкое проворачивание вала «говорит» мастеру-диагносту о том, что величина зазора

                                                                          7

превышает толщину пластинки. В такой ситуации щуп заменяется на более толстый до тех пор, пока проворачивание вала окажется невозможным. Таким образом, значение зазора в подшипнике принимается равным толщине щупа, при которой вал еще можно провернуть, приложив определенное усилие. Повышенная дымность выхлопных газов, увеличение расхода моторного масла и горючего являются наглядными признаками возросшего износа цилиндров и поршней, выхода из строя либо изнашивания поршневых колец.

 

г). Измеряем компрессию

       Для того чтобы измерить компрессию в цилиндрах, нужно запустить двигатель и дать прогреться, после чего остановить его, и выкрутить все свечи зажигания. Далее нужно полностью открыть воздушную и дроссельную заслонки. После этого наконечник компрессометра следует поместить в одно из отверстий для свечей зажигания. Затем при помощи стартера проворачивают коленчатый вал примерно на десять-двенадцать оборотов, после чего значение давления измеряется по шкале манометра.

       Надавив пальцем на стержень золотника прибора, необходимо выпустить воздух, пока стрелка манометра не займет нулевое положение. Аналогичным образом измеряют компрессию в других цилиндрах двигателя. Значение давления в каждом из цилиндров должно находиться в пределах от 9 до 12 кгс. Большое значение имеет разница в показаниях, снятых с разных цилиндров, которая при нормальном функционировании двигателя не должна быть выше 1 кгс.

                                 

 

                                     Рис. 3 Компрессометр

 

д). Двигатель не развивает полной мощности и не обладает достаточной приемистостью: недостаточная компрессия – ниже 1 МПа (10 кгс/см2)(чрезмерный износ цилиндров и поршневых колец).

                                                                        8

Работу сопряжения поршень — цилиндр прослушивают по всей высоте цилиндра при малой частоте вращения коленчатого вала с переходом на среднюю.

Сильный, глухого тона стук, иногда напоминающий дрожащий звук колокола и усиливающийся с увеличением нагрузки, возможен при увеличенном зазоре между поршнем и цилиндром, изгибе шатуна, перекосе оси шатунной шейки или поршневого пальца. Скрипы и шорохи указывают на начинающееся заедание,  вызванное малым зазором или недостаточным количеством смазки.

Состояние сопряжения поршневое кольцо—канавка поршня проверяют на уровне НМТ хода поршня у всех цилиндров при средней частоте вращения коленчатого вала. Слабый, щелкающий стук высокого тона, похожий на звук от ударов колец одно о другое, свидетельствует об увеличенном зазоре между кольцами и поршневой канавкой либо об изломе кольца.

Количество газов, прорывающихся в картер, позволяет установить состояние сопряжения поршень—поршневые кольца — цилиндр двигателя. Проверку осуществляют на прогретом двигателе с помощью прибора (расходомера) КИ-4887-1.

 

 

  

 

 Рис. 4 Манометрический газорасходомер КИ-4887- И: а - схема; б - общий вид;

 

1 и 2 - втулки соответственно неподвижная и подвижная; 3 и 6 - отверстия соответственно дросселирующее и калиброванное; 4 - заслонка; 5 и 22 - трубопроводы соответственно впускной и выпускной; 7 - корпус; 8 - шкала подвижной втулки; 9 - пружина; 10 - выпускной патрубок; 11 и 24 - дроссель; 12, 13 и 14 - жидкостные манометры; 15 - пробка; 16, 17 и 18 - каналы; 19 - корпус; 20 - лимб дросселя; 21 и 23 - шланги соответственно выравнивания давления и отсасывающий; 25 – кронштейн.

 

Прибор снабжен трубой с вмонтированными в нее входным и выходным дроссельными кранами. Входной патрубок присоединяют к маслозаливной горловине двигателя, эжектор для отсоса газов устанавливают внутри выхлопной трубы или присоединяют к вакуумной установке. Картерные газы отсасывают через расходомер за счет разрежения в эжекторе. Количество отсасываемых газов регулируют дроссельными кранами так, чтобы давление в полости картера было равно атмосферному, жидкость в столбиках манометра должна находиться на одном уровне. Дроссельным краном устанавливают перепад давления Аh, одинаковый для всех измерений, по шкале прибора определяют количество прорывающихся газов и сравнивают его с нормативным.

                                                                     9

 

Если при контроле поочередно отключать цилиндры (например, вывертывая свечи зажигания), то по снижению количества прорывающихся газов можно оценить герметичность отдельных цилиндров.

 

2. Техническое обслуживание кривошипно-шатунного механизма ( КШМ ).

 

В процессе работы поверхности деталей двигателя, между которыми возникает трение, изнашиваются, отчего увеличиваются зазоры, ослабевают крепления и повышаются ударные нагрузки.

Изношенные коренные и шатунные подшипники, а также шейки коленчатого вала во время работы стучат и вызывают ускоренный износ деталей кривошипно-шатунного механизма.

Если изношены только подшипники, а шейки вала изношены в допустимых пределах, в двигателях с тонкостенными вкладышами требуется только поставить новые вкладыши ремонтных размеров. В двигателях, не имеющих вкладышей или снабженных толстостенными вкладышами, нужная степень затяжки подшипников достигается удалением части или всех прокладок; подшипники перезаливаются, если заливка выкрошилась или в ней образовались трещины.

В течение рабочего цикла шейки коленчатого вала, испытывая при разных тактах неодинаковое давление, изнашиваются неравномерно- теряют цилиндрическую форму и становятся овальными. Такие шейки должны быть прошлифованы, а тонкостенные вкладыши заменены или подшипники перезалиты соответственно уменьшенному диаметру шеек.

Изношенный поршневой палец или его втулки также создают стук. Для устранения стука заменяют втулки и пальцы новыми соответствующих ремонтных размеров; иногда можно ограничиться заменой только одной детали (пальца или втулок), подогнав старую деталь к новой.

В блоке цилиндров в основном изнашиваются стенки цилиндров. Характер износа стенок зависит от следующих причин:

а) вследствие давления поршневых колец увеличивается диаметр цилиндров;

б) так как поршневые кольца не доходят в верхней мертвой точке до верхнего края цилиндров, а в нижней мертвой точке - до нижнего края, стенки цилиндра изнашиваются по высоте неравномерно и становятся ступенчатыми;

в) давление в цилиндрах достигает наибольшей величины при нахождении поршней около верхних мертвых точек, при этом газы, проникающие в поршневые канавки, усиливают давление поршневых колец на стенки цилиндров; поэтому износ цилиндров достигает наибольшей величины в верхней их части и постепенно уменьшается книзу - цилиндры изнашиваются на конус;

г) при рабочем ходе поршень со значительной силой прижимается к одной из боковых стенок цилиндра, а при вспомогательных тактах - к другой стороне, поэтому

                                                                    10

 

 цилиндр со временем утрачивает  круглую форму и становится  овальным.

Кроме того, лопнувшие поршневые кольца или сместившийся поршневой палец могут поцарапать рабочую поверхность (зеркало) цилиндров или вставных гильз.

Неглубокие царапины устраняются шлифовкой цилиндров наждачными камнями на специальных станках с последующей полировкой. Чтобы уничтожить конусность и овальность, требуется расточить цилиндры и поставить новые поршни соответствующего ремонтного размера. Вставные гильзы обрабатываются так же, как зеркало цилиндров, или заменяются новыми ремонтных размеров.

Быстрее других деталей изнашиваются поршневые кольца; при износе понижается компрессия, т. е. уменьшается давление при такте сжатия. Вследствие ослабления нажатия колец и увеличения в стыках их (замках) зазоров газы во время рабочего хода прорываются в картер и загрязняют масло, при такте сжатия в картер проникают пары горючего, превращающиеся при охлаждении (конденсирующиеся) в жидкость и разжижающие масло. Осаждаясь на стенках цилиндров, масло при износе поршневых колец проникает в камеру сгорания, оседает каплями на электродах свечей, в результате чего прекращается искрообразование.

Изношенные кольца необходимо заменять новыми.

Газы, оказывая давление на прокладку, могут пробить ее, если неплотно затянуты гайки, причем газы могут проникать не только наружу, но и в рубашку охлаждения; в свою очередь охлаждающая жидкость во время тактов впуска может проникать в цилиндры, что сопровождается появлением пара из глушителя. При повреждении прокладки между смежными цилиндрами двигатель начинает работать с перебоями, иногда глохнет. Поврежденную металло-асбестовую прокладку заменяют.

На днищах поршней, клапанах и внутренней поверхности головки цилиндров возможно отложение значительного нагара. Нагар обладает низкой теплопроводностью, что вызывает перегрев двигателя, повышает давление и температуру такта сжатия и способствует возникновению детонации ("Свойства и сорта горючего" ). Частицы нагара, накаливаясь, могут вызвать воспламенение рабочей смеси до появления искры в свече (преждевременная вспышка).

Для предотвращения указанных, неисправностей и ненормальностей в работе двигателя техническим обслуживанием кривошипно-шатунного механизма предусмотрены следующие работы:

а) проверка (при каждом техническом обслуживании (ТО), подтяжка (при ТО-2) креплений головки цилиндров и поддона картера;

б) очистка фильтров и клапана вентиляции картера (при ТО-3);

в) очистка стенок камеры сгорания от нагара (при ТО-3, а для головок из алюминиевого сплава через каждые 12 000 км пробега автомобиля);

г) проверка состояния стенок цилиндров, колец, поршней и подшипников (при ТО-3).

Крепления головки цилиндров и поддона картера (гайки или болты) надо подтягивать в перекрестном порядке, начиная с середины головки, для того чтобы поверхности прилегали плотно и не возникло перекосов, могущих повлечь повреждение головки. В заводских инструкциях точно указывается последовательность подтяжки гаек (болтов);

                                                                     11

 

эту последовательность нельзя нарушать.

Чугунные головки цилиндров подтягивают на прогретом двигагеле, а головки из алюминиевого сплава - только на холодном двигателе.

Нагар со стенок камер сгорания удаляют щетками, а с днищ поршней - металлическими скребками. Одновременно очищают от нагара и седла клапанов. Удаляя нагар, каждый очищенный поршень нужно ставить в верхнее положение. Скребком следует работать осторожно, стараясь не поцарапать очищаемые детали, в особенности изготовленные из алюминиевых сплавов, так как негладкие поверхности быстро покрываются нагаром.

Состояние стенок цилиндров (путем осмотра и промеров), поршней (измерением зазоров), плотность прилегания колец (по состоянию зеркала цилиндра: на нем не должно быть темных полос) и степень износа подшипников (измерением зазоров) проверяют при техническом обслуживании для определения необходимости в ремонте двигателя.

При разборке и сборке двигателя необходимо применять только размерные ключи, рукоятки которых рассчитаны на определенный максимальный крутящий момент. Гайки затягиваются ключами со специальными (динамометрическими) рукоятками. Стрелка на рукоятке показывает величину момента, прилагаемого в данное время к затягиваемой гайке.

Снимая головку цилиндров, нужно осторожно отделять широким ножом прокладку от блока или головки. Еще более осторожно нужно снимать поддон картера, так как он уплотнен хрупкой пробковой или картонной прокладкой. Прежде чем ставить прокладки на место, их надо тщательно осмотреть.

 

                                            3. Технологическая карта

           Поршень с шатуном. Разборка, дефектовка и сборка

 

       Поршень с шатуном:

    1 - гайка шатунного болта 
    2 - шатунные вкладыши 
    3 - шатун 
    4 - поршневой палец 
    5 - канавка верхнего компрессионного кольца 
    6 - канавка нижнего компрессионного кольца 
    7 - канавка маслосъемного кольца 
    8 - поршень 
    9 - шатунный бол

   10 - крышка шатуна 

 

                                                                         12

 

 

Для удобства подбора поршней по цилиндрам цилиндры и поршни в зависимости от диаметра делятся на пять размерных групп: A, B, C, D, E.

В качестве запасных частей поставляются поршни номинального размера трех классов: A, C, E и двух ремонтных размеров. Первый ремонтный размер увеличен на 0,4 мм, второй – на 0,8 мм. 
По массе поршни делятся на три группы: нормальную, увеличенную на 5 г и уменьшенную на 5 г. На двигателе должны устанавливаться поршни одной группы. 
Для поршней ремонтных размеров поставляются в качестве запасных частей кольца ремонтных размеров, увеличенные на 0,4 мм и на 0,8 мм. На кольцах первого ремонтного размера выбита цифра “40”, а второго – “80”.

 

                                                                                                                                  Таблица 1.

                               Номинальные размеры цилиндров и поршней

Размерная группа	Модель двигателя ВАЗ-2108		Модель двигателя ВАЗ-21083
	Диаметр цилиндра, мм	Диаметр поршня, мм	Диаметр цилиндра, мм	Диаметр поршня, мм
A	76,00-76,01	75,965-75,975	82,00-82,01	81,965-81,975
B	76,01-76,02	75,975-75,985	82,01-82,02	81,975-81,985
C	76,02-76,03	75,985-75,995	82,02-82,03	81,985-81,995
D	76,03-76,04	75,995-76,005	82,03-82,04	81,995-82,005
E	76,04-76,05	76,005-76,015	82,04-82,05	82,005-82,015

        Для подбора поршней к цилиндрам вычислите зазор между ними. Зазор определяется как разность между замеренными диаметрами поршня и цилиндра. Номинальный зазор равен 0,025-0,045 мм, предельно допустимый – 0,15 мм. Если зазор не превышает 0,15 мм, можно подобрать поршни из последующих классов, чтобы зазор был как можно ближе к номинальному. Если зазор превышает 0,15 мм, расточите цилиндры под следующий ремонтный размер и установите поршни соответствующего ремонтного размера.

                                      

                                                                                                                                       Таблица 2

 Примечание 1

Зазор между кольцами и канавками поршня, мм
Номинальный:
верхнее компрессионное кольцо	0,04-0,075
нижнее компрессионное кольцо	0,03-0,065
маслосъемное кольцо	0,02-0,055
Предельно допустимый зазор для всех колец	0,15.

                                                                            13

 

                                                                                                                                    Таблица 3

Примечание 2

Зазор в замках поршневых колец, мм:
Номинальный	0,25-0,45
Предельно допустимый	1,0

Поршневые пальцы разбиты по диаметру на три класса (1-й, 2-й, 3-й) через 0,004 мм. Класс пальца маркируется на его торце краской.

 

                        Размерные классы поршневых пальцев и поршней

Класс	Диаметр пальца, мм	Диаметр отверстия в поршне, мм	Маркировка
			пальца	поршня
1	21,970-21,974	21,982-21,986	Синий	1
2	21,974-21,978	21,986-21,990	Зеленый	2
3	21,978-21,982	21,990-21,994	Красный	3

 

 

 

 

 

Порядок выполнения:

 

1. Рекомендуем снимать поршневые кольца специальным съемником. Если его нет, аккуратно раздвиньте замок кольца и снимите кольцо с поршня. Аналогичным образом снимите остальные кольца.