Можно ли отремонтировать шатун?

(Данная статья общепознавательна и применима к любой марке автомобиля)

Очень часто приходится слышать от наших клиентов примерно следующее: — Только мотор собрали — а он «стуканул»! Шатунную шейку «прихватило»!
— А Вы шатуны проверяли?
— А зачем? Что с шатуном может случиться?

При сборке двигателя можно столкнуться с тем, что вроде бы шатун без видимых дефектов, а при установке на коленчатый вал шатун не крутится. Промеряют шейку вала — в допуске. Заменят шатун на новый, и всё — проблема решена. А «непроворачиваемый» шатун идёт в металлолом. Можно ли его отремонтировать? Попробуем разобраться.

(Информация и характеристики шатунов Lada 4×4 Niva указаны здесь)

Шатун, как известно, является частью кривошипно-шатунного механизма, в котором он связывает поступательно движущийся поршень и вращающийся коленвал. Нагрузки могут достигать десятки тонн, и являются знакопеременными. В таком режиме шатун работает многие годы, тысячи километров. При таких условиях неудивительно, что в шатуне будут накапливаться остаточные деформации. При капитальном ремонте редко кто из мотористов скажет, что шатун непригоден к установке — видимых повреждений нет, и .значит, всё в порядке. В большинстве случаев мотористы не располагают мерительным инструментом. А без него установить, пригоден или нет шатун к дальнейшей эксплуатации, невозможно. Лучше доверить эту операцию специалисту.

Характерными повреждениями шатунов является нарушение геометрии отверстий нижней и верхней головки, изгиб стержня шатуна, трещины.

Итак, шатун привезли к нам в мастерскую. Первое — проверим геометрию отверстий. Для этого шатун очищаем от грязи и собираем, обтянув боты (гайки) рабочим моментом. Затем нутромером проверим соответствия размера шатуна с размером, рекомендованным заводом-изготовителем. Все отклонения формы отверстия (элли-псность) должны укладываться в допуск на размер отверстия. Таким же образом проверяем и верхнюю головку. Измеряем размер диаметра отверстия, которое должно обеспечить или натяг (в прессовом соединении), или зазор (в плавающем соединении). Маленькая, но очень существенная деталь: настройку нутромера на размер, в основном, производят при помощи микрометра. При этом погрешность показаний может быть до 0,03 мм в любую сторону. Например, диаметр отверстия шатуна составляет 95 мм, значит, настроив прибор подобным образом, вы получите или 94.97 мм или 95.03 мм. Почему? Микрометр предназначен для измерения наружных поверхностей, и правильные показания он обеспечит только после контакта измерительных стержней с измеряемой деталью с определенным усилием и (главное!) выборки люфтов между гайкой и микрометрическим винтом измерительной системы микрометра. При свободном вращении нутромера подобные условия не выполняются. Как быть? Очень просто. Воспользоваться концевыми мерами длины. С их помощью можно составить любой размер и получить нужную точность. Набираем набор плит, сводим микрометр, фиксируем винт (обязательно!) — настраиваем нутромер. А лучше использовать специальное приспособление, как на фото 1.

Отверстие измерили, промерим изгиб. Для подобных замеров существует великое множество приспособлений. От электронных и механических до простой поверочной плиты. На проверочной плите невозможно измерить шатун с разной толщиной верхней и нижней головок. Электронные и механические приборы именитых фирм достаточно дорогостоящие. Но мерить-то надо. Было найдено простое и эффективное решение. Снимки многое объясняют (фото 2, 3).

Скалки, устанавливаемые в нижнюю головку, — стандартные, в качестве верхней скалки используется поршневой палец. Для систем с прессовой посадкой изготовлены скалки, обеспечивающие скользящую посадку.

Приступим к ремонту. Если отверстие нижней головки шатуна имеют незначительное отклонение, то шатун можно отремонтировать хонингованием. Например: номинальный диаметр шатуна 85 мм + 0,025, допустимый размер без ремонта — 85,04 мм. После измерения шатуна, поступившего в ремонт, имеем размер 85,06 мм с эллипсом 0,04 мм. Обрабатываем привалочную поверхность шатуна «начисто», а крышку обрабатываем до получения размера отверстия 84,97 -84,98 мм. Обработку крышки удобно контролировать, применив индикаторный глубиномер (фото 4).

Обрабатывать крышки можно на фрезерном, заточном, плоскошлифовальном станках. Но при небольших величинах съема метала удобно пользоваться вот таким приспособлением (фото 5).

Дешево и сердито. Заменив болты (при необходимости), затягиваем их до номинального усилия. Далее шатун хонингуется. Мы используем инструмент российского производства. Хонинговальная головка позволяет обрабатывать отверстие любых размеров (при использовании сменных секторов). Сменный сектор создаёт благоприятные условия для хонингования, охватывая 50% поверхности, и задаёт жесткий размер при обработке. Погрешности геометрии большого отверстия после обработки не превышают 0,005 мм (фото 6).

В случае если произошел проворот вкладышей или их расплавление, без расточного станка не обойтись. Как правило, после подобных действий отверстие деформируется очень сильно — до 0,5 мм. Технология ремонта, как и в первом случае: обработка шатуна «начисто», обнижение крышки на необходимую величину, расточка.

Расточку производим на расточном станке, оборудованном приспособлением для закрепления шатунов. При этой операции важно снять как можно меньше металла с шатуна, почти весь припуск необходимо снять с крышки. Если это условие не выполнить, то будут проблемы с получением необходимого межосевого расстояния. После расточки шатун хонингуем. Хонингование позволит получить помимо точного размера ещё и хороший контакт вкладыша с шатуном.

С нижней головкой разобрались -перейдем к верхней. Для восстановления изношенной втулки её необходимо заменить. Изношенная втулка выпреcсовывается при помощи пресса (фото 7).

Промеряем диаметр посадочного отверстия. В случае проворота или разрушения втулки посадочное отверстие почти в 100% случаев приходит в негодность. Отремонтировать отверстие можно расточкой на больший диаметр с последующей установкой увеличенной втулки, если это возможно. Например, шатун двигателя ЯМЗ-236 имеет диаметр посадочного отверстия 58 мм, а в запчасти поставляется втулки наружным диаметром 59 мм. Втулка выполнена из бронзы. Современные моторы имеют, как правило, биметаллическую втулку, т.е. на стальной лист гальванически нанесён слой бронзы или латуни. Производители шатунов увеличенные втулки в запчасти не поставляет. Не следует менять биметалл на втулки, выточенные из бронзы или латуни, так как их толщина не позволит эксплуатировать их без разрушений.

Пример из нашей практики: поступили в ремонт шатуны двигателя ЯМЗ, на которых бронзовая втулка заводом-изготовителем заменена на биметаллическую. Толщина биметаллической втулки составляла 2 мм. Подобных втулок не оказалось, поставщик обещал поставить втулки в течение недели. Клиенту надо ехать, машина стоит — денег нет. А втулки он уже купил старого образца, бронзовые, 4 мм стенка. «Проточите мне эти, и я поехал». Под его ответственность проточили бронзовые втулки, уменьшив толщину с 4 до 2 мм. Двигатель отработал 15 000 км до полного разрушения втулок. Претензий не было, но неприятный осадок остался.

Ну вот, устанавливаем новую втулку, используя пресс или жидкий азот (соблюдя меры предосторожности). На тонкостенных втулках выполняем операцию дорнирования для получения надежной фиксации втулки в посадочном месте. Сверлим (если необходимо) отверстия для подвода масла.

Следующий шаг — обработка до нужного размера. Обычно используются развертки (или как говорят «рейберы»). Оставим разворачивание для умельцев из гаражей. Мы будем растачивать на станке с соблюдение межосевого расстояния (фото 8).

Вот этот-то размер выдержать при обработке развёрткой вам никак не удастся. Да и получить параллельность и нескрещивание осей верхней и нижней головок не удастся. Никак. Нужен станок, обеспечивающий достаточно жесткости для получения необходимой точности обработки отверстия и чистоты обработанной поверхности. Ещё один вопрос — как крепить шатун? Из всех возможных вариантов напрашивается один — базироваться по обработанному отверстию под вкладыши. Из всех вариантов креплений выберем самый жёсткий: с помощью разжимного кольца (фото 9).

Из недостатков данной системы: необходимо иметь очень много колец. Но качество, прежде всего.

Неперпендикулярность расточной головки со столом станка не превышает 0,01 мм, т.е. параллельность осей заложена точностью станка и очень высока. Межосевое расстояние устанавливается с помощью оптического — отсчётного устройства и позволяет устанавливать расстояние с точностью 0,01 мм. На данном приспособлении можно исправлять незначительный прогиб шатуна без правки.

Кстати: в нашей мастерской используется оборудование, произведенное в бывшем СССР, если можно так сказать — отечественное. Все станки прошли капитальный ремонт, за ними осуществляется соответствующий уход. Проводятся регулярные поверки точностных параметров. Наше оборудование ничем не уступает импортному, широко разрекламированному и очень дорогостоящему.

Вот вроде бы и всё о ремонте шатуна. Конечно, есть много мелочей, которые составляют «головную боль» ремонтника. Но главное — результат! А результат должен радовать наших клиентов.

Ремонт двигателя ваз, 2110 16 клапанов

Ремонт двигателя ваз 2110 16 клапанов производился самим хозяином автомобиля примерно год назад, Автомобиль за это время прошёл не более 30000 км, Двигатель резвый, масло не расходовал, Но спустя год эксплуатации, затянуло коленчатый вал. При разборке определили, что провернулись в постели вкладыши на шатуне третьего цилиндра.

Дефектовка двигателя

Естественно шатун и коленчатый вал пришли в негодность. На фотографии хорошо видны продольные трещины на шатунной шейке коленчатого вала.

При детальном рассмотрении обнаружена главная причина, почему двигатель вышел из строя. На шатуне третьего цилиндра стояла крышка шатуна второго цилиндра, а на шатуне второго цилиндра стояла крышка шатуна третьего. Опять странно коленчатый вал должен заклинить сразу при затяжке, но видимо крышки совпали между собой.

И так пришлось менять два шатуна и коленчатый вал. Головку блока цилиндров разбирать не стали. Клапана на головке, при последней переборке находились в хорошем состоянии, притёрты, так же произведена замена маслоотражательных колпачков. У этого двигателя имеет слабость, шпильки при помощи, которых притягиваются в постели распредвалы, легко вытягиваются из резьбы. Что приводит к дополнительным затратам.

Установка коленчатого вала

После того как отмыли детали от грязи и отработанного масла начали сборку. В первую очередь устанавливаем коленчатый вал, предварительно установив коренные вкладыши.

Вкладыши после их установки необходимо смазать моторным маслом. Которое вы будете использовать в дальнейшем. Не забываем , вкладыши имеют замки. Они вставляются в специально предусмотренные пазы постели блока. Кроме того, есть особенность современных вкладышей, в комплекте они разные. Половина из них имеет долевую проточку. Для подачи масла к коренным шейкам коленчатого вала. Их устанавливаем в блок двигателя. Вкладыши, которые проточки не имеют, устанавливаем в коре
нные крышки. Перед установкой крышек необходимо поставить полукольца осевого смещения. Для них имеются пазы в блоке двигателя на постели третьей коренной шейки, Полукольца устанавливаем таким образом, чтобы сторона, предназначенная для скольжения, была направлена в сторону коленчатого вала. Эта сторона имеет характерное покрытие и каналы для поступления смазки.

Затем притягиваем крышки болтами. Здесь ни в коем случае нельзя перепутать крышки местами, и также вкладыши установленные в блок и коренные крышки должны быть расположены друг к другу замок к замку. Это очень важно, так как ошибка приведёт к немедленной дорогостоящей поломке или вал просто заклинит при затяжке. Ремонт двигателя ВАЗ 2112 не вызывает больших сложностей, но элементарные ошибки из-за невнимательности приводят к плачевным результатам, как и в нашем случае.

Все крышки нужно притягивать равномерно, несколько этапов, очень важно, чтобы на коренные шейки коленчатого вала нагрузки при затяжке распространялись равномерно, потому что это не даст повредить сам вал и вкладыши. Окончательную затяжку крышек необходимо произвести при помощи динамометрического ключа с усилием 66.31- 84.38 Н*м .

После затяжки проворачиваем коленчатый вал он должен вращаться свободно от руки, проворачиваем его несколько раз, сопротивление оказываемое валом при вращении должно быть равномерное без закусываний и торможений, если это не так значит нужно искать проблему.

Установка поршней и шатунов

Следующим этапом устанавливаем поршня на шатуны. Поршня и шатуны имею определённое направление по отношению к двигателю. На поршнях стрелкой указано направление вперёд, те есть, они должны быть направлены от маховика в сторону передней крышки.

На шатунах имеются отливы цифр, они должны быть обращены вперёд, таким же образом.

Учитывая данное направление, соединяем поршень и шатун посредством поршневого пальца. Перед установкой пальца поршень необходимо нагреть, достаточно поместить его в горячую воду на несколько минут. В поршне палец стопорится с обеих сторон стопорными кольцами.

Установка поршневых колец

Теперь необходимо установить поршневые кольца на поршень. Как правило, на один поршень устанавливается три кольца. Верхнее и среднее компрессионные и нижнее масло съёмные кольца. На кольцах имеется гравировка, надпись она должна быть обращена вверх,

если её нет, то можно ориентироваться по фаске, которая расположена либо по внутреннему, либо по наружному диаметру поршневых колец. Эта фаска выполняет роль ребра жесткости, которая создаёт сопротивление нагрузкам, возникающим, при расширений газов в камере сгорания. Если фаска имеется по внутреннему диаметру, то кольцо ставится фаской вверх, если по наружному диаметру то фаской вниз. На масло съёмных кольцах также имеется гравировка, которая должна смотреть вверх, если её нет, то не имеет значение направления кольца.

Кольца на поршнях должны быть размещены таким образом, что бы разъёмы колец не находились друг под другом, и не попадали на углубление под палец. Так как, например, разъём среднего кольца находится на одной стороне поршня, то разъёмы верхнего и нижнего колец должны находиться с другой стороны поршня, и должны быть разнесены друг от друга, но не попадать на углубление под поршневой палец

Установка поршней в гильзы

После установки колец можно вставлять поршня в гильзы цилиндров. Для этого стягиваеи поршневые кольца хомутом. Устанавливаем в нижнюю головку шатуна вкладыш. Таким образом, чтобы замок на вкладыше попал в углубление постели головки шатуна. Вставляем шатуны с поршнем в гильзу до упора хомута. Учитывая при этом направление поршня, и легкими ударами, желательно используя при этом деревянный брусок, осаживаем поршень в гильзу. Направляя нижнюю головку шатуна в шатунную шейку коленчатого вала. После того как шатун упёрся вкладышем в колен вал. Устанавливаем шатунный вкладыш в крышку шатуна, Одеваем крышку на шпильки. При этом обязательно нужно учитывать, чтобы вкладыши на шатуне и крышке были расположены по отношению друг к другу замок к замку.

Притягиваем крышку гайками в два этапа .Окончательную затяжку необходимо произвести при помощи динамометрического ключа с усилием 42,32-53.51 Н*м. Таким же образом устанавливаем остальные поршня. Постоянно помня о их направлении по отношению к двигателю.

Установка передней крышки

Установив поршня прикручиваем переднюю крышку в которой находится масляный насос

Установка задней крышки

и заднюю предварительно поменяв в них сальники.

Устанавливаем маслозаборник и датчик аварийного уровня масла.

Установка поддона

Затем устанавливаем поддон и притягиваем его болтами. Устанавливаем маховик.

Установка маховика

Болты крепления маховика должны быть притянуты при помощи динамометрического ключа с усилием 60.96-87.42 Н8*м

Установка диска и корзины сцепления

На маховик устанавливаем диск сцепления и корзину Диск сцепления должен быть от центрован по отношению к внутреннему подшипнику колен вала при помощи специального вала. На котором есть две поверхности, одна соответствует внутреннему диаметру подшипника другая внутреннему диаметру шлицевой части диска сцепления. Диск сцепления располагается выступающей частью к корзине. После центрации устанавливаем и притягиваем корзину сцепления.

Установка головки блока цилиндров

Со стороны передней крышки устанавливаем зубчатый шкив привода ремня ГРМ. Потом устанавливаем головку блока цилиндров.

Предварительно ставим прокладку головки блока цилиндров. Проверяем, чтобы все отверстия в прокладке соответствовали отверстиям в блоке двигателя. Головку блока цилиндров притягиваем стяжными болтами в четыре этапа.
Первый этап с усилием 20 Н*м.
второй этап с усилием 69.4-85.7 Н*м.
третьим этапом требуется довернуть болт на 90 градусов; четвёртым этапом ещё раз довернуть болт на 90 градусов. Описание установки механизмов ГРМ я написал в другой статье, которую читайте, по этой ссылке Замена ремня ГРМ. Ремонт двигателя ВАЗ 2110 подошёл к концу. Теперь его нужно установить на автомобиль.