Ремонт механизма газораспределения

 

К основным деталям механизма газораспределения относятся: распределительный вал, кулачковые шайбы, клапаны.

Распределительные валы и кулачковые шайбы изготавливают из цементуемых сталей марок 20, 25, 15ХА, 12ХН3А с последующей цементацией, закалкой и низким отпуском и из среднеуглеродистых сталей 35, 40, 45 с последующей индукционной закалкой.

При эксплуатации распределительных валов выкрашиваются рабочие поверхности кулачковых шайб, искажается профиль шайб, возникают трещины на поверхностях самого вала, биение шеек относительно оси вала, происходит смятие шпоночных пазов и искривление оси вала.

Согласно техническим условиям трещины, выкрашивания на рабочих поверхностях кулачковых шайб и поверхностях вала не допускаются. Местная выработка рабочей поверхности кулачковых шайб (съемных) допускается не более 0,5 мм на площади 5 мм². Диаметры шеек вала должны быть в поле допуска h 6. Биение шеек относительно оси вала должно быть не более 0,04 мм, шероховатость поверхности шеек – не более 0,63 мкм. Износ шпоночных пазов не должен превышать допуск.

Выкрашивания цементированного слоя кулачковых шайб выявляют визуально, трещины на шайбах и валах – с помощью лупы и магнитнопорошковым методом контроля. Искажение профиля шайб определяют по шаблону. Отклонения размеров и форм поверхностей от проектных выявляют универсальными измерительными инструментами соответствующей точности. Биение шеек проверяется индикатором на поверочной плите или в центрах станка.

Наиболее сложная операция при ремонте распределительных валов – снятие кулачковых шайб, которые, как правило, при КР дизелей меняют. Обычно кулачковые шайбы снимают с помощью гидравлического пресса и набора стяжек или в специальном приспособлении с гидросъемником. При этом способе разборки часто появляются задиры на посадочных поверхностях, которые приходится устранять.

Этого недостатка нет при индукционном способе, внедренном на многих ремонтных предприятиях. При таком способе кулачковые шайбы на распределительном валу за короткое время нагреваются в специальном индукторе током промышленной частоты до определенной температуры, затем их легко снимают. Время практически подбирают так, чтобы во время разборки теплота не распространялась в тело вала.

Восстановление линейных размеров валов, а также форм поверхностей осуществляют обычными способами станочной обработки на ремонтные размеры или одним из способов применяемых при ремонте коленчатых валов.

Впускные клапаны изготавливают из стали марок 40, 45, 40ХН, 65ХН, 20ХНФА, 40Х10С2М. Выпускные клапаны изготавливают из жаропрочных и жаростойких сталей мартенситного и аустенитного классов марок 40Х9С2, 40Х10С2М, 20Х18Н9, 38ХМЮА, 03Х13Н17С2, 40Х14Н14В2М и др. Рабочие поверхности клапанов могут подвергаться азотированию, алитированию и наплавке твердыми сплавами. При работе дизеля детали клапанного комплекта изнашиваются: под действием динамических нагрузок появляется наклеп на конической фаске тарелки клапана и прогорает уплотнительная фаска (у выпускного клапана), а в результате этого нарушается плотность между клапаном и седлом; вследствие износа цилиндрической части стержня клапана и отверстия в направляющей втулке увеличивается зазор между ними; в результате усталостных явлений уменьшается упругость пружины; нередко обгорают тарелки выпускных клапанов, появляются трещины в клапанах и пружинах, происходит зависание клапана и обрыв его тарелки. При увеличении зазора между направляющей втулкой и стержнем клапана более 0,02 d (d – номинальный диаметр стержня) направляющую втулку в крышке цилиндра заменяют новой, а клапан или восстанавливают, или бракуют.

При зазоре между стержнем клапана и втулкой более 0,02 d нарушается уплотнение между клапаном и седлом вследствие смещения и перекоса оси клапана относительно оси направляющей втулки и уплотнительной фаски из седла клапана в крышке. У выпускного клапана, кроме того, износ вызывает пропуски выпускных газов.

Принято считать, что предельный износ тарелки клапана наступает при уменьшении высоты цилиндрического пояска ее более чем на 50% номинального размера у выпускных клапанов, а у впускных клапанов – при высоте пояска менее 2 мм.

Дефектацию клапанов выполняют визуально, капиллярными и магнитными методами неразрушающего контроля.

При ремонте клапанов удаляют наклеп и выгорания на уплотнительной фаске тарелки, восстанавливают стержень клапана на номинальный размер, наращивая металл хромированием или гальваническим осталиванием, восстанавливают изношенную коническую фаску у тарелки наплавкой или напылением с последующим ее протачиванием, шлифованием и притиркой.

Притирают клапаны ручным или механизированным способом. При механизированном способе притирку ведут с помощью специального приспособления или станка, приводимого в движение от пневматических или электрических машинок. Если на притираемой поверхности (рабочем поле клапана или гнезда) имеются глубокие забоины, риски, вмятины и другие дефекты, то до притирки производят станочную механическую обработку (проточку, расточку, шлифование).

На поверхности вначале накладывают грубые, а затем тонкие сорта пасты. Притирку продолжают до тех пор, пока на рабочей поверхности тарелки и седла клапана не обозначатся ровные матовые круговые пояски шириной 2–5 мм (в зависимости от размера клапана). Плотности притирки проверяют сначала (в процессе притирки) «на карандаш», а затем керосином или гидравлическим испытанием (в зависимости от требований Регистра или технических требований чертежа).

Проба «на карандаш» делается так. На матовый поясок гнезда клапана наносят мягким карандашом поперечные риски на расстоянии 5–10 мм по всей окружности пояска. Затем тарелку клапана опускают на гнездо и проворачивают на четверть оборота. Поднимают тарелку и осматривают гнездо. Если при этом карандашные риски оказываются стертыми, притирку оценивают как удовлетворительную. Это предварительная проверка. Для окончательной проверки в полость над клапаном наливают керосин или применяют гидравлическое испытание водой на давление 1,25 р (где р – рабочее давление, при котором работает клапан).

При обнаружении трещин клапаны бракуют.

Пружины изготавливают из марганцовистых, кремнистых и других легированных сталей с высоким содержанием углерода (например, сталей марок 60Г, 50Г2, 60С2, 60С2Н2А, 50ХФА и др.)

Пружины клапанов не ремонтируют при обнаружении трещины или потере упругости и появления остаточной деформации более 5% от номинальной высоты пружины, в свободном состоянии последнюю бракуют и заменяют новой.

При СР и КР дизеля клапанные комплекты обычно заменяют новыми.

 

Ремонт топливной аппаратуры

 

Исключительно высокие требования к топливной аппаратуре по всем параметрам точности деталей и качеству сборки обусловливают необходимость организации специализированных участков по ремонту сборочных единиц топливных насосов, форсунок и т.п.

Основная особенность таких участков состоит в том, что топливная аппаратура при дефектации, ремонте и сборке требует тщательной мойки и очистки. Мойка и чистка деталей и форсунок сопряжены с большими трудностями из-за нагаров, окалины и закоксовывания сопловых отверстий в корпусах распылителей форсунок. Одним из наиболее эффективных способов очистки от закоксовывания сопловых отверстий является ультразвуковая очистка.

Сборку плунжерных пар распылителей форсунок (рис. 16.1) в машиностроении и при ремонте производят по принципам селективного подбора. Следовательно, ремонт игл и корпусов распылителей форсунок сводится к индивидуальному подбору этих деталей из числа новых или отремонтированных.

Рисунок 16.1 - Корпус (а) и игла (б) распылителя форсунки

 

Ремонт форсунок включает следующие основные технологические операции:

1) снятие нагара с распылителей форсунок и проверку качества распыливания топлива, а также давления начала впрыскивания до разборки;

2) разборку, промывку, дефектацию и ремонт деталей плунжерных пар;

3) сборку, регулировку давления начала впрыскивания и проверку качества распыливания топлива;

4) обкатку и проверку качества распыливания топлива после регулировки топливного насоса.

Нагар с распылителей форсунок снимают в ваннах со специальным раствором. При этом комплект форсунок дизелей погружают в раствор на глубину 20 мм, выдерживают форсунки в растворе 10–15 мин при температуре 343–363 К и окончательно промывают в бензине.

Промывку деталей форсунок после разборки производят в авиационном бензине. Прецизионную пару (игла – корпус распылителя) промывают отдельно от других деталей и проверяют плавность перемещения иглы в корпусе распылителя.

При дефектации особое внимание обращают на состояние прецизионной пары и в случае необходимости принимают решение о ее замене парой строго определенной сортировочной группы.

Замену деталей одной форсунки деталями другой не допускают.

Необходимость ремонта распылителей форсунок обусловливается нарушением работоспособности плунжерной пары корпуса и иглы распылителя из-за увеличения зазора, зависания иглы, закоксовывания топливоподводящих отверстий, наклепа запорного конуса, потери упругости пружины и т.п.

Плотность распылителей форсунок проверяют путем гидроопрессовки со стендовой (эталонной) форсункой профильтрованной технологической жидкостью определенной кинематической вязкости. Перед опрессовкой распылителей контролируют герметичность технологического стенда и его работоспособность по двум эталонным парам распылителей. Для этих целей ремонтные предприятия должны располагать двумя комплектами эталонных пар распылителей – контрольным и рабочим.

При опрессовке качество прецизионной пары оценивают по времени падения давления, которое указывают в технических условиях на ремонт. При времени падения давления меньше допустимого распылитель заменяют новым, а при большем – производят притирку пары по рабочему конусу.

Для доводки распылителей по диаметру сопряжения с иглой используют пасту из глинозема, которую наносят только на цилиндрическую часть иглы. Частоту вращения шпинделя доводочного станка устанавливают в пределах 200–250 об/мин. После доводки и промывки сопряжения дизельным топливом проверяют плавность перемещения иглы в корпусе распылителя. При этом местные сопротивления, препятствующие перемещению иглы, не допускаются.

Посадку иглы в корпусе распылителя полагают качественной в том случае, когда игла, выдвинутая на одну треть длины, под действием собственного веса свободно и плавно опускается на седло.

После доводки поверхность иглы и корпуса распылителя должна иметь ровный блеск и соответствовать по микрорельефу Ra = 0,04 мкм.

Вопросы для самоконтроля

1. Перечислите основные дефекты механизма газораспределения.

2. Из каких сталей изготавливают впускные клапаны? Как производится их дефектация?

3. Как производят сборку плунжерных пар распылителей форсунок?

4. Перечислите основные технологические операции при ремонте форсунок.