Изучение технологического процесса восстановления детали автомобиля ВАЗ-21140

        1.3 Кривошипно-шатунный механизм двигателя ВАЗ 21140

N=54,3 л.с. при n=5600 об/мин

Max частота вращения клеенчатого вала = 7,94 кгс·м

Диаметр поршня: D=76 мм

Ход поршня: S=60,6 мм

Радиус  кривошипа: R=30,3 мм

Степень сжатия: е=9,0

Кривошипно-шатунный механизм служит для преобразования поступательного движения поршня под действием энергии расширения продуктов сгорания топлива во вращательное движение коленчатого вала. Механизм состоит из поршня с поршневыми кольцами и пальцем, шатуна, коленчатого вала и маховика. 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. Поршни, также как и цилиндры, по наружному диаметру сортируются на пять классов: Измерять диаметр поршня для определения его класса можно только в одном месте: в плоскости, перпендикулярной поршневому пальцу на расстоянии 51, 5 мм от днища поршня. В остальных местах диаметр поршня отличается от номинального, т.к. наружная поверхность поршня имеет сложную форму. В поперечном сечении она овальная, а по высоте коническая. Такая форма позволяет компенсировать неравномерное расширение поршня из-за неравномерного распределения массы металла внутри поршня. На наружной поверхности поршня нанесены кольцевые микроканавки глубиной до 14 микрон. Такая поверхность способствует лучшей приработке поршня, так как в микроканавках задерживается масло. В нижней части бобышек под поршневой палец имеются отверстия для прохода масла к поршневому пальцу. Для улучшения условий смазки в верхней части отверстий под палец сделаны два продольных паза шириной 3 мм и глубиной 0, 7 мм, в которых накапливается масло. Ось отверстия под поршневой палец смещена на 1, 2 мм от диаметральной плоскости поршня в сторону расположения клапанов двигателя. Благодаря этому поршень всегда прижат к одной стенке цилиндра, и устраняются стуки поршня о стенки цилиндра при переходе его через ВМТ. Однако, это требует установки поршня в цилиндр в строго определенном положении. При сборке двигателя поршни устанавливаются так, чтобы стрелка на днище поршня была направлена в сторону передней части двигателя. По массе поршни сортируются на три группы: нормальную, увеличенную на 5 г и уменьшенную на 5г.

        В запасные части  поставляются поршни номинального размера  только трех классов: А, С и Е. Этого  достаточно для подбора поршня к  любому цилиндру при ремонте двигателя, так как поршни и цилиндры разбиты  на классы с некоторым перекрытием. Например, к цилиндрам классов В и D может подойти поршень класса С. На двигателе все поршни должны быть одной группы по массе, чтобы уменьшить вибрации из-за неодинаковых масс возвратно-поступательно движущихся деталей. Главное при подборе поршня обеспечить необходимый монтажный зазор между поршнем и цилиндром 0,025-0,045 мм. Кроме поршней номинального размера в запасные части поставляются и ремонтные поршни с увеличенным на 0, 4 и 0, 8 мм наружным диаметром. На днищах ремонтных поршней ставится маркировка в виде квадрата или треугольника. Треугольник соответствует увеличению наружного диаметра на 0, 4 мм. а квадрат на 0, 8 мм. Поршневой палец 10 стальной, трубчатого сечения, запрессован в верхнюю головку шатуна и свободно вращается в бобышках поршня. По наружному диаметру пальцы сортируются на три категории через 0,004 мм соответственно категориям поршней. Торцы пальцев окрашиваются в соответствующий цвет: синий первая категория, зеленый вторая и красный третья. Поршневые кольца обеспечивают необходимое уплотнение цилиндра и отводят тепло от поршня к его стенкам. Кольца прижимаются к стенкам цилиндра под действием собственной упругости и давления газов. На поршне устанавливаются три чугунных кольца два компрессионных 7, 8 (уплотняюших) и одно (нижнее) маслосъемное 6, которое препятствует попаданию масла в камеру сгораний. Верхнее компрессионное кольцо 8 работает в условиях высокой температуры, агрессивного воздействия продуктов сгораний и недостаточной смазки, поэтому для повышения износоустойчивости наружная поверхность хромирована и для улучшения прирабатываемости имеет бочкообразную форму образующей. Нижнее компрессионное кольцо 7 имеет снизу проточку для собирания масла при ходе поршня вниз, выполняя при этом дополнительную функцию маслосбрасывающего кольца. Поверхность кольца для повышения износоустойчивости и уменьшения трения о стенки цилиндра фосфатируется. Маслосъемное кольцо имеет хромированные рабочие кромки и проточку на наружной поверхности, в которую собирается масло, снимаемое со стенок цилиндра. Внутри кольца устанавливается стальная витая пружина, которая разжимает кольцо изнутри и прижимает его к стенкам цилиндра. Кольца ремонтных размеров изготавливаются (так же, как и поршни) с увеличенным на 0, 4 и 0, 8 мм наружным диаметром. Шатун является стальным, обрабатывается вместе с крышкой, и поэтому они в отдельности невзаимозаменяемы. Чтобы при сборке не перепутать крышки и шатуны, на них клеймится номер цилиндра, в который они устанавливаются. При сборке цифры на шатуне и крышке должны находиться с одной стороны. Коленчатый вал 25 отливается из высокопрочного специального чугуна и состоит из шатунных и коренных шлифованных шеек. Для уменьшения деформаций при работе двигателя вал сделан пятиопорным и с большим перекрытием коренных и шатунных шеек. В теле вала просверлены каналы 14 для подачи масла от коренных шеек к шатунным. На заднем конце коленвала установлен маховик 24, отлитый из чугуна. На маховик напрессован стальной зубчатый обод. Технологические выводы каналов закрыты колпачковыми заглушками 26. Для уменьшения вибраций двигателя вал снабжен противовесами, отлитыми заодно целое с валом. Они уравновешивают центробежные силы шатунной шейки, шатуна и поршня, которые возникают при работе двигателя. Кроме того, для уменьшения вибраций коленчатый вал еще динамически балансируют, высверливая металл в противовесах.

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 ВМТ 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 поршневою 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). 

Двигатель ВАЗ 21140 

1. Коленчатый  вал; 2. Крышка первою коренного  подшипника; 3. Шкив привода распределительного вала; 4. Шкив привода генератора; 5. Передний сальник коленчатого вала; 6. Масляный насос; 7. Шатун; 8. Передняя защитная крышка зубчатого ремня; 9. Поршень; 10. Впускной клапан; 11. Выпускной клапан; 12. Ремень привода распределительного вала; 13. Шкив распределительного вала; 14. Задняя защитная крышка зубчатого ремня; 15. Сальник распределительного вала; 16. Передний корпус подшипников распределительного вала: 17. Распределительный вал; 18. Сетка маслоотделителя системы вентиляции картера; 19. Крышка головки цилиндров; 20. Крышка маслоотделителя; 21. Задний корпус подшипников распределительного вала; 22. Эксцентрик привода топливного насоса; 23. Датчик-распределитель зажигания; 24. Корпус вспомогательных агрегатов; 25. Отводящий патрубок рубашки охлаждения; 26. Свеча зажигания; 27. Головка цилиндров; 28. Блок цилиндров; 29. Держатель с задним сальником коленчатого вала: 30. Маховик: 31. Кронштейн с опорой передней подвески двигателя; 32. Силовой агрегат (двигатель с коробкой передач и сцеплением); 33. Кронштейн с опорой левой подвески двигателя; 34. Кронштейн с опорой задней подвески двигателя; 35. Опора передней подвески двигателя; 36. Кронштейн передней подвески двигателя; 37. Масляный картер; 38. Указатель уровня масла; 39. Пробка отверстия для слива масла из картера; 40. Кронштейн левой подвески двигателя; 41. Опора левой подвески двигателя; 42. Кронштейн задней подвески двигателя; 43. Опора задней подвески двигателя.

Блок  цилиндров. Все цилиндры двигателя объединены вместе с верхней частью картера в один общий узел блок цилиндров, отлитый из специального высокопрочного чугуна. При такой компоновке обеспечивается прочность конструкции, жесткость, компактность и уменьшается масса двигателя. Протоки для охлаждающей жидкости сделаны по всей высоте блока цилиндров, что улучшает охлаждение поршней и поршневых колец и уменьшает деформации блока цилиндров от неравномерного нагрева. Цилиндры блока по диаметру подразделяются на пять классов через 0,01 мм, обозначаемых буквами А, В, С, D. Е. Класс цилиндра указан на нижней плоскости блока против каждого цилиндра. Цилиндр и сопрягающийся с ним поршень должны быть одного класса. При ремонте цилиндры могут быть расточены и отхонингованы под увеличенный диаметр поршней на 0, 4 и 0, 8 мм. Снизу блок цилиндров закрывается стальным штампованным картером 37. Картер имеет перегородку для успокоения масла. Между масляными картером и блоком цилиндров установлена прокладка из пробкорезиновой смеси. К заднему торцу блока цилиндров крепится картер сцепления. Точное расположение картера относительно блока цилиндров и соосность коленчатого вала и первичного вала коробки передач обеспечивается двумя центрирующими втулками, запрессованными в блок цилиндров. Головка цилиндров 27 общая для четырех цилиндров, отлита из алюминиевого сплава, имеет камеры сгорания клиновидной формы. В головку запрессованы направляющие втулки клапанов и седла, изготовленные из чугуна. Седла, предварительно охлажденные в жидком азоте, вставлены в гнезда нагретой головки цилиндров. Благодаря этому обеспечивается надежная и прочная посадка седел в головке. Между головкой и блоком цилиндров установлена специальная безусадочная прокладка на металлическом каркасе. Головка центрируется на блоке цилиндров двумя втулками и крепится к нему десятью болтами. В верхней части головки цилиндров расположены пять опор под шейки распределительного вала 17. Опоры выполнены разъемными. Верхняя половина находится в корпусах подшипников 16 и 21 (переднем и заднем), а нижняя в головке цилиндров. Установочные втулки корпусов подшипников распределительного вала размещены у шпилек крепления корпусов. Отверстия в опорах обрабатываются в сборе с корпусами подшипников, поэтому они невзаимозаменяемы, и головку цилиндров можно заменять только в сборе с корпусами подшипников. 

        2. ТЕХНОЛОГИЯ РЕМОНТА ШАТУНА АВТОМОБИЛЯ.

2.1 Технология восстановительного  ремонта шатуна

     Краткое описание назначения, устройства, условий  работы и краткое описание технологии ремонта шатуна. 

     Рис.5- Шатун. 

     Шатун (рис.5) изготовлен из стали 40Н2МА (ГОСТ 4543-71), а крышка из стали 40Х (ГОСТ 4543-71). Нижняя головка имеет косой разъем под углом 55° ± 30' к продольной оси. Шатун соединен с крышкой двумя болтами, ввернутыми в резьбовые отверстия тела шатуна. Фиксация шатуна и крышки осуществляется по шлицам и фиксирующему пояску на одном из шатунных болтов. Очень важно для работы шатунных болтов и вкладышей плотное сопряжение шлицов, поэтому грязь, заусеницы и забоины на шлицах не допускаются. Шатун с крышкой составляют комплект, одна из деталей которого не может быть заменена деталью другого комплекта. Перед сборкой шатуна резьбу болтов смазывают графитной смазкой. Затяжку начинают с длинного болта тарированным ключом крутящим моментом 20 - 22кгс-м.

     На  шатуне и крышке вблизи стыка наносятся метки спаренности шатуна с крышкой. В нижней головке шатуна имеется отверстие диаметром 93 + 0'021 мм под вкладыши подшипников, в верхней головке - отверстие диаметром 56 + 0'03 мм под бронзовую втулку. Внутренняя поверхность втулки окончательно обработана до диаметра 50+0.040 мм после запрессовки в отверстие верхней головки шатуна, при этом колебание размера для одного шатуна должно быть не более 0,004 мм.

     В процессе эксплуатации двигателя у  шатунов могут возникать следующие неисправности: изгиб и скручивание, износ отверстий в нижней головке и бронзовой втулке.

     Шатуны  с указанными неисправностями восстанавливают. Шатуны, имеющие трещины любого размера и расположения, а также отклонение торцов верхней и нижней головок от положения в одной плоскости более чем на 1,0 мм, выбраковываются. Проверка на отсутствие трещин осуществляется на магнитном дефектоскопе в магнитном поле при силе тока 800 А.

     Бронзовую втулку из верхней головки выпрессовывают при износе отверстия во втулке более 50,08 мм или при ослаблении посадки втулки.

     Для ремонта устанавливают крышку на шатун и крепят болтами. Окончательную затяжку болтов крутящим моментом 20 - 22 кгс-м производят на приспособлении.

     Шатун торцом нижней головки устанавливают на площадку пленки, головку болта крепления крышки шатуна вставляют в головку приспособления и включают электродвигатель 3. В момент затяжки болта с усилием 20 - 22 кгс-м реактивные силы поднимают правый конец планки с грузом вверх; планка нажмет на концевой выключатель б, который выключит электродвигатель. Затяжку второго болта производят в том же порядке.