Строительные машины и оборудование, справочник






Диагностирование деталей цилиндропоршневои группы и кривошипно-шатунного механизма двигателя


Категория:
   Ремонт тракторов и автомобилей


Диагностирование деталей цилиндропоршневои группы и кривошипно-шатунного механизма двигателя

Ресурс двигателя, по существу, ограничивается износом основных деталей цилиндропоршневой группы и кривошипно-шатунного механизма. Предельные зазоры в сопряжениях этих механизмов служат основанием для постановки двигателя на ремонт. Исключительно важно сделать правильное заключение о техническом состоянии цилиндропоршневой группы, подшипников коленчатого вала и соединений шатуна с поршнем, так как это позволяет оценивать остаточный ресурс деталей и прогнозировать сроки возможной эксплуатации до ремонта.

Рис. 1. Проверка прецизионных пар топливного насоса на тракторе приспособлением КИ-4802:
1 — манометр; 2 — топливопровод; 3 — корпус приспособления; 4 — рукоятка; 5 -секундомер.



Однако определение зазоров в этих сопряжениях без разборки двигателя представляет собой известные трудности и требует специального оборудования. Поэтому диагностирование деталей ци-линдропоршневой группы и кривошипно-шатунного механизма проводят при появлении внешних признаков износа деталей: стуки, падение давления масла в главной магистрали, снижение мощности, повышение расхода топлива и картерного масла.

Проверка цилиндропоршневой группы. Техническое состояние деталей этой группы определяют по угару картерного масла; по количеству газов, прорывающихся в картер; по компрессии и утечкам воздуха, вводимого в цилиндр; а также при ослушивании.

Угар картерного масла по мере износа деталей цилиндропоршневой группы увеличивается незначительно и резко возрастает лишь при большом износе деталей, особенно поршневых колец. Такой характер изменения угара масла затрудняет определение остаточного ресурса деталей, но из-за простоты этим методом сравнительно часто пользуются при диагностировании.

Обычно увеличение расхода картерного масла определяют в процентах к расходу топлива. Данные о расходе топлива и картерного масла берут из учетных листов работы трактористов-машинистов за последние 10 рабочих смен. Полную замену масла в картере двигателя, если она проводилась в течение этих смен, не учитывают. Иногда для определения угара масла проводят контрольную рабочую смену, в конце которой замеряют расход топлива и масла.

Для большинства современных двигателей расход масла на угар более 3% от расхода топлива указывает на предельный износ деталей цилиндропоршневой группы.

Количество газов, прорывающихся в картер, при правильном их определении характеризует износ деталей цилиндропоршневой группы более точно, чем угар масла, поэтому этот метод нашел большее распространение. Определяют количество газов в картере работающего двигателя специальным прибором — индикатором расхода газов КИ-4887-II. Он позволяет отсасывать газы при давлении в картере, равном атмосферному, и дает возможность достаточно точно измерить количество газов, прорывающихся в картер. В принципе действия индикатора использована зависимость количества газов, проходящих через дроссельный расходомер, от площади проходного сечения при определенном постоянном перепаде давлений до и после дроссельного отверстия.

Перепад давления контролируется манометрами, выполненными в виде трех вертикальных каналов, заполненных водой. В нижней части каналы соединены между собой. В верхней части канал соединен с атмосферой, канал — с впускным патрубком прибора и канал — с выпускным патрубком. Давление в картере, равное атмосферному, устанавливают дросселем по равенству уровней воды в каналах. Подвижной втулкой устанавливают уровень воды в канале на 15 мм выше, чем в канале, и по шкале втулки определяют расход газов. Если он окажется более 120 л/мин, поворотом заслонки открывают дополнительное калиброванное отверстие, при помощи которого можно измерять расход газов до 175 л/мин.

Рис. 2. Схема работы индикатора-расходомера КИ-4887-II:
1 и 3 — каналы в корпусе; 4 и 5 — втулки дросселирующего устройства; 6 – дросселирующее отверстие; 7 заслонка; 8 – впускной патрубок; 9 – калиброванное отверстие; 10 — корпус; 11 — шкала; 12 — пружина; 13 — выпускной патрубок; 14 — дроссель.

Перед измерением количества газов, прорывающихся в картер, пускают и прогревают двигатель до нормального теплового режима и по тахометру устанавливают номинальную частоту вращения коленчатого вала. Отверстия под масломерную линейку и сапуна герметично закрывают пробками. В приборе вывертывают пробку канала, наливают в каналы воду (примерно половину) и на весь период измерения отверстие канала оставляют открытым. Полностью открывают дросселирующее отверстие и дроссель. Конусный наконечник прибора вставляют в отверстие маслозаливной горловины, а эжектор выпускного трубопровода закрепляют на выпускной трубе двигателя. Для отсоса газов из картера вместо выпускной трубы можно использовать впускную трубу воздухоочистителя. В этом случае отъединяют эжектор и наконечник трубопровода опускают в трубу воздухоочистителя, предварительно сняв фильтр грубой очистки воздуха.

Порядок измерения расхода газов индикатором КИ-13671 такой же, как и прибором КИ-4887-П. Вращая крышку индикатора, установленного на маслозаливную горловину, по шкале крышки отмечают количество газов в момент колебания поршня в зоне риски на корпусе сигнализатора.

Расход газов, измеренный прибором КИ-4887-П или КИ-13671, сравнивают с предельно допускаемым (по техническим условиям) количеством газов, прорывающихся в картер для двигателя определенной марки, и дают заключение о состоянии деталей цилиндро-поршневой группы. Для большинства современных тракторных двигателей расход газов в пределах 20…30 л/мин на один цилиндр (определяют делением измеренного общего расхода газов на число. Цилиндров в двигателе) свидетельствует о предельном износе поршневых колец, поршней и цилиндров или о поломке (закоксовыва-нии) поршневых колец, задирах и перекосе гильз цилиндров. В новых двигателях расход газов находится в пределах 6… 10 л/мин на один цилиндр.

Однако среднее значение количества газов, приходящееся на один цилиндр, не всегда правильно характеризует износ деталей цилиндропоршневой группы. В практике нередки случаи, когда из строя выходят отдельные цилиндры вследствие поломки или закок-совывания поршневых колец, задира рабочей поверхности гильзы и по другим причинам.

Чтобы выявить неисправность отдельного цилиндра, после суммарного измерения количества газов проверяют состояние каждого цилиндра. Для этого поочередно снимают форсунку или искровую свечу зажигания (при неработающем двигателе) и на минимально устойчивой частоте вращения коленчатого вала (одинаковой при всех замерах) определяют количество газов, прорывающихся в картер при работе с одним отключенным цилиндром. Если при каком-то неработающем цилиндре расход газов резко отличается (на 16…20 л/мин) от среднего расхода, полученного при очередном отключении остальных цилиндров, то это указывает на предельное (аварийное) состояние проверяемого цилиндра. В этом случае двигатель подлежит разборке.

Измерение компрессии и утечки воздуха в цилиндрах. Снижение компрессии (давления в конце такта сжатия) в цилиндрах и утечка воздуха, подаваемого в цилиндры, также характеризуют износ деталей цилиндропоршневой группы.

Компрессию измеряют компрессиометром КИ-861, представляющим собой специальный манометр с обратным клапаном, вентилями и трубопроводом. На прогретом двигателе снимают все форсунки или искровые свечи зажигания и полностью открывают дроссельную заслонку карбюратора. Резиновый наконечник компрессиомет-ра плотно вставляют вместо форсунки или свечи. Прокручивая коленчатый вал двигателя пусковым устройством, замеряют максимальное значение компрессии, которое автоматически фиксируется по манометру обратным клапаном.

Снижение компрессии в цилиндрах на 30…35% или разность показаний в отдельных цилиндрах более чем на 0,1 МПа указывает на предельный износ или неисправность (поломка, залегание колец и др.) деталей цилиндропоршневой группы.

Состояние цилиндропоршневой группы определяют также с помощью вакуум-анализатора КИ-5315, состоящего из вакуумметра, трубки с рукояткой, наконечника, узла клапанов. На прогретом двигателе снимают все форсунки и, прокручивая коленчатый вал пусковым устройством, поочередно вставляют наконечник вакуум-анализатора в отверстие форсунок и замеряют вакуумметрическое давление в каждом цилиндре.

Прибор действует следующим образом. На такте расширения при движении поршня вниз в надпоршневом пространстве создается разрежение, под действием которого открывается впускной клапан. Это разрежение передается вакуумметру и фиксируется его стрелкой. При движении поршня вверх на такте сжатия воздух выходит в атмосферу через выпускной клапан. В это время впускной клапан закрывается и поддерживает в приборе вакуум метрическое давление. При последующих перемещениях поршня разрежение в вакуумметре и в надпоршневом пространстве выравнивается и фиксируется стабильным положением стрелки прибора. Это давление и характеризует состояние уплотнений в проверяемом цилиндре. Снимают вакуумметрическое давление в полости прибора вентилем. Если разность между значением разрежения в отдельном цилиндре превышает среднее значение разрежения в остальных цилиндрах более чем на 0,02 МПа, необходимо заменить поршневые кольца и измерить другие детали цилиндропоршневой группы после разборки двигателя.

При измерении компрессии и разрежения в цилиндрах оценивают суммарную герметичность, которая зависит не только от технического состояния деталей цилиндропоршневой группы, но и от исправности прокладки головки блока, степени затяжки головки блока и от прилегания клапанов. Поэтому, чтобы избежать ошибок, перед измерением компрессии и разрежения в цилиндрах необходимо убедиться в герметичности прилегания клапанов и исправности прокладки головки цилиндра.

Измерение зазоров в соединениях кривошипно-шатунного механизма. При увеличении зазоров в результате износа в подшипниках коленчатого вала и в соединениях шатуна с поршнем до предельных размеров резко ухудшаются условия смазки не только в этих, но и в других соединениях двигателя. В главной магистрали двигателя падает давление масла, появляются стуки, и даже непродолжительная работа в таких условиях может привести к крупной поломке двигателя. Чтобы предотвратить аварийную ситуацию и своевременно поставить двигатель на ремонт, очень важно правильно определить эти зазоры.

Зазоры в подшипниках, коленчатого вала и 8 соединениях шатуна с поршнем измеряют при помощи компрессорно-вакуумной установки КИ-4942 и универсального пневматического устройства КИ-7892. Сущность метода заключается в следующем.

Пускают двигатель и прогревают его до нормального теплового режима. Затем двигатель останавливают и снимают форсунки или искровые свечи зажигания. На такте сжатия устанавливают в отверстие под форсунки или искровую свечу зажигания первого Цилиндра основание датчика перемещения (устройства КИ-7892) так, чтобы струна измерительного стержня индикатора часового гипа была расположена перпендикулярно днищу поршня. Проворачивая коленчатый вал, по максимальному отклонению стрелки индикатора устанавливают поршень в верхней мертвой точке (в. м. т.) и фиксируют коленчатый вал.

Рис. 3. Измерение разрежения в цилиндре вакууманализатором КИ-5315:

Компрессорно-вакуумную установку КИ-4942 включают на режим работы, обеспечивающий одновременное создание давления сжатия 0,05…0,10 МПа и разрежения воздуха 0,06…0,08 МПа. К основанию датчика перемещения подсоединяют шланг установки и поворотом крана управления подают сжатый воздух в надпорш-невое пространство, чтобы переместить поршень вниз до упора. В этом положении совмещают нулевое деление шкалы со стрелкой индикатора, затем поворотом крана управления создают в над-поршневом пространстве разрежение не менее 0,04 МПа. Под действием разрежения поршень должен переместиться в крайнее верхнее положение, что фиксируют по отклонению стрелки индикатора. Измерение повторяют 3…5 раз, чтобы убедиться в стабильности показаний прибора.

Максимальное показание индикатора соответствует суммарному зазору, состоящему из зазора в шатунном подшипнике, зазора между поршневым пальцем и втулкой верхней головки шатуна и зазора между отверстиями бобышек поршня и поршневым пальцем. Предельный суммарный зазор при таком измерении для двигателей, работающих до первого капитального ремонта, находится в пределах от 0,60 до 0,75 мм, а для ремонтировавшихся — от 0,45 до 0,60 мм.

Точно так же поочередно измеряют суммарный зазор в каждом цилиндре. Очередность измерения рекомендуется проводить в порядке работы цилиндров. В этом случае коленчатый вал после установки датчика перемещения поворачивают по ходу часовой стрелки на 180°.

При помощи того же датчика перемещения измеряют зазоры в отдельных соединениях. Для этого компрессорно-вакуумную установку переводят на режим работы вакуум-насоса, создавая разрежение 0,06…0,07 МПа. Основание датчика перемещения присоединяют к установке через дополнительный ресивер, чтобы исключить влияние пульсации при работе вакуум-насоса. Проворачивая коленчатый вал двигателя, устанавливают поршень с помощью индикатора датчика перемещения на 2…3 мм ниже в. м. т. на такте сжатия. Затем подводят поршень на 1…2 мм до в. м. т. (по индикатору) и устанавливают стрелку индикатора на нуль. Поворотом крана управления создают в надпоршневом пространстве разрежение со скоростью 0,01…0,03 МПа/с и наблюдают, за ступенчатым перемещением стрелки индикатора. Первая ступень перемещения соответствует зазору в шатунном подшипнике, вторая — зазору между поршневым пальцем и втулкой верхней головки шатуна. Дальнейшее незначительное перемещение (0,02…0,03 мм) поршня характеризует выдавливание масляных пленок из соединений.

При создании разрежения в надпоршневом пространстве более 0,05 МПа возможно появление третьей ступени перемещения, характеризующей перемещение коленчатого вала в коренных подшипниках. Однако измерить зазор в коренных подшипниках с достаточной трчностью этим приспособлением нельзя.

Если зазоры измеряют после промывки смазочной системы маловязкой моющей жидкостью (дизельным топливом и др.), то первая ступень перемещения соответствует зазору между поршневым пальцем и втулкой верхней головки шатуна, а вторая — зазору в шатунном подшипнике. Действующий зазор определяют, прибавляя к соответствующему перемещению 0,05 мм. Например, если первая ступень перемещения Si соответствует зазору в шатунном подшипнике, то действительный зазор 5ш = 0,05 + 5| мм. Точно так же определяют зазоры в других цилиндрах. Предельный зазор в шатунных подшипниках большинства двигателей 0,45…0,50 мм, зазор между поршневым пальцем и втулкой верхней головки шатуна 0,35…0,40 мм.

Стуки в соединениях деталей кривошип но-шатунного механизма определяют ослушиванием при неработающем двигателе. Для этого снимают с двигателя датчик перемещения, переводят компрессорно-вакуумную установку на режим работы, обеспечивающий одновременное создание давления сжатия 0,20…0,25 МПа и разрежения 0,06…0,07 МПа. К отверстию под форсунку или свечу герметично присоединяют наконечник шланга от установки. При положении поршня в в.м.т. на такте сжатия попеременно создают в надпоршневом пространстве разрежение и сжатие. Прикладывая наконечник стетоскопа к блоку цилиндров в зоне поршневого пальца, прослушивают стуки в верхней головке шатуна и в бобышках. Стуки в шатунном подшипнике прослушивают, приложив наконечник стетоскопа к торцу коленчатого вала. Такую операцию проделывают для всех цилиндров.

Устройство КИ-13933М, близкое по конструкции устройству КИ-7892, позволяет определять зазоры в шатунных и коренных подшипниках коленчатого вала без компрессорно-вакуумной установки. Его также устанавливают вместо форсунки и при измерении зазоров в шатунных подшипниках соединяют при помощи специальной заслонки и гибкого шланга с горловиной воздухоочистителя или с открытым отверстием впускного коллектора. Прокручивая коленчатый вал пусковым устройством, плавно опускают струну до соприкосновения ее с поршнем (начало вибрации стрелки индикатора), фиксируют это положение, устанавливают индикатор на «0» и отводят струну вверх на 0,8…0,9 мм. Затем, продолжая прокручивать коленчатый вал, опускают струну до момента соприкосновения ее с поршнем и фиксируют показание индикатора.

Падение давления масла в главной магистрали до предельных значений и предельные зазоры или стуки в сопряжениях деталей кривошипно-шатунного механизма указывают на необходимость разборки и ремонта двигателя.

Читать далее:

Категория: - Ремонт тракторов и автомобилей

Главная → Справочник → Статьи → Форум



Разделы

Строительные машины и оборудование
Для специальных земляных работ
Дорожно-строительные машины
Строительное оборудование
Асфальтоукладчики и катки
Большегрузные машины
Строительные машины, часть 2,
Дорожные машины, часть 2
Ремонтные машины
Ковшовые машины
Автогрейдеры
Экскаваторы
Бульдозеры
Скреперы
Грейдеры Эксплуатация строительных машин
Эксплуатация средств механизации
Эксплуатация погрузочных машин
Эксплуатация паровых машин
Эксплуатация экскаваторов
Эксплуатация подъемников
Эксплуатация кранов перегружателей
Эксплуатация кузовов машин
Крановщикам и стропальщикам
Ремонт строительных машин
Ремонт дорожных машин
Ремонт лесозаготовительных машин
Ремонт автомобилей КАмаЗ
Техническое обслуживание автомобилей
Очистка автомобилей при ремонте
Материалы и шины