Диагностирование кшм двигателя. Техническое обслуживание и диагностика кривошипно – шатунного механизма

Все больше применяют способы акустической диагностики, основанные на использовании вибрационных и шумовых характеристик диагностируемых сборочных единиц, в том числе и для определения технического состояния цилиндро поршневой группы двигателя.

Возникающие вибрации в зоне цилиндров вызваны ударами в поршневой группе, особенно мощными при прохождении поршня ВМТ и при перекладке поршня с одной стороны гильзы на другую. Величина ударного импульса зависит от зазора между гильзой, поршнем и кольцами и увеличивается с увеличением износа цилиндро поршневой группы. Возникающие шумы и вибрации позволяют определять техническое состояние цилиндро нательно использовать два метода диагностирования, причем второй является контрольным. Такой усиленный контроль особенно необходим в случае приближения технического состояния проверяемого объекта к предельно допустимому.

Кривошипно-шатунный механизм состоит Из коленчатого вала с шатунными и коренными подшипниками, шатунов, поршневых пальцев и маховика. Все эти детали работают в условиях больших знакопеременных нагрузок, при значительных колебаниях температуры (особенно в период запуска двигателя) и при большой частоте вращения коленчатого вала. При тяжелых условиях работы деталей кривошипно-шатунного механизма важнейшее значение для его работоспособности имеет поддержание стабильных условий смазки в подшипниковых узлах. В сопряжениях коленчатого вала с шатунными и коренными подшипниками поддерживаются условия жидкостного трения, которые зависят от величины радиального зазора. По мере износа подшипников и шеек коленчатого вала радиальный зазор увеличивается, что приводит к увеличению утечек масла сквозь зазор из главной магистрали, снижению давления в главной магистрали, ухудшению смазки поршневого пальца. Кроме того, при этом нарушаются условия жидкостного трения, что приводит к увеличению динамических нагрузок в подшипниковых узлах.

Давление масла

Следовательно, основным структурным параметром, характеризующим работоспособность кривошипно-шатунного механизма, является радиальный зазор подшипниковых узлов. Для оценки состояния используют диагностические параметры: давление масла в главной масляной магистрали; расход масла в единицу времени; шум и стук, возникающие в сопряжениях.

Давление масла в главной магистрали определяют приспособлением КИ-4940 или устройством КИ-5472. И то. и другое оборудование состоит из манометра, соединительного гибкого рукава, сменных штуцеров (переходников). В комплект КИ-4940 включен штуцер-тройник, позволяющий включать приспособление параллельно рабочему манометру двигателя.

При измерении давления в главной магистрали двигателя устройство подключают к корпусу фильтра па

При определении технического состояния цилиндро поршневой группы двигателя, работающей в наиболее тяжелых условиях, использование одного какого-либо метода диагностирования не всегда дает удовлетворительные результаты, а иногда приводит к совершенно неправильному диагнозу. Это объясняется влиянием на диагностические сигналы технического состояния других систем и сопряжений двигателя, оказывающих взаимное влияние на проверяемое сопряжение, поэтому при диагностировании цилиндро поршневой группы для постановки достаточно точного и обоснованного диагноза же параллельно с подключением рабочего манометра. При нормальном тепловом состоянии двигателя во время его работы определяют давление масла сначала при номинальной частоте вращения коленчатого вала, а затем при минимально устойчивой частоте. При номинальной частоте вращения номинальное давление масла для разных двигателей колеблется в пределах 0,2 ... 0,7 МПа, а предельные значения давления масла составляют 0,12...0,2 МПа. При минимальной частоте вращения коленчатого вала предельное значение давления масла составляет 0,08 ... О,11 МПа.

Давление в ресивере

Для уточнения диагноза двигатель прослушивают, выявляя стуки в различных сопряжениях, для чего используют стетоскопы. Наиболее характерные зоны прослушивания двигателя, в том числе зоны подшипников коленчатого вала, даны. Хорошо прослушиваются стуки в подшипниках при резком изменении частоты вращения коленчатого вала двигателя.

Для определения расхода масла через зазоры в подшипниках коленчатого вала используют масляные калибраторы. Измерения, производят на неработающем двигателе. Прибор подключают к главной масляной магистрали двигателя и при постоянном давлении нагнетают в магистраль масло, фиксируя количество масла, поступающего в магистраль для поддержания давления.

Одним из наиболее эффективных способов определения технического состояния кривошипно-шатунного механизма является прослушивание неработающего двигателя, камеры сгорания которого подключены к компрессорно-вакуумной установке. Компрессорно-вакуумная установка переменно создает в над поршневом пространстве разряжение и повышенное давление.

Для этих целей применяют установку КИ-4942 или КИ-13907. Установка КИ-4942 состоит из одноступенчатого поршневого компрессора, двух ресиверов (сжатого и разреженного воздуха), аппаратуры очистки и управления воздушным потоком, соединительных трубопроводов, электродвигателя привода компрессора и аппаратуры управления электродвигателем.

Давление в ресивере сжатого воздуха контролируют манометром, а в ресивере разреженного воздуха - вакуумметром. Ресиверы снабжены соответственно предохранительным клапаном и регулятором вакуума. Для создания разрежения в одном ресивере краном соединяют этот ресивер с компрессором и отключают от компрессора другой ресивер (сжатого воздуха).

В ресивере

При этом во время работы компрессора воздух выкачивается из ресивера разреженного воздуха и из компрессора выходит в атмосферу. Для создания давления в ресивере сжатого воздуха с ним соединяют нагнетательную полость компрессора, а всасывающую полость отключают от ресивера разреженного воздуха и соединяют с атмосферой. В этом случае воздух из атмосферы через компрессор нагнетается в ресивер сжатого воздуха.

В ресивере разреженного воздуха создается разрежение 0,06 ... 0,07 МПа, в ресивере сжатого воздуха создается давление 0,2 ... 0,25 МПа.

Для подключения установки снимают с проверяемого цилиндра двигателя форсунку, устанавливают поршень в ВМТ и включением передачи фиксируют положение поршня. После этого наконечник компрессорно-вакуумной установки вставляют в отверстие для форсунки и закрепляют его на двигателе. Во время установки наконечника к нему перекрыт доступ воздуха -из ресиверов. Стетоскоп устанавливают в зону наилучшего прослушивания стуков в сопряжении поршень поршневой палец - верхняя головка шатуна и затем при помощи воздухораспределителя попеременно соединяют над поршневую полость то с ресивером разреженного воздуха, то с ресивером сжатого воздуха. Возникающее в камере сгорания разрежение и сжатие перемещают поршень на величину зазоров в сопряжениях, что приводит к возникновению стуков как и верхней головке шатуна, так и в шатунных подшипниках. Для обнаружения стуков и шатунных подшипниках при работе компрессорно-вакуумнои установки наконечник стетоскопа прикладывают к торцу коленчатого вала.

После проверки одного цилиндра подобным образом

Результаты диагноза в этом случае во многом зависят от опытности оператора, поэтому для принятия окончательного решения о состоянии проверяемых сопряжений измеряют суммарный зазор в верхней головке шатуна и шатунном подшипнике индикаторным устройством К ГТ -11140 или приспособлением КИ-7329.

Устройство

Устройство КИ-11140 включает в себя: корпус со сменным фланцем для установки устройства в гнездо форсунки; индикатор часового типа, ножка которого соединена со штоком, проходящим через направляющую в корпусе устройства; пневматический приемник для подсоединения наконечника компрессорно-вакуумной установки.

Чтобы измерить зазоры кривошипно-шатунной группы при положении поршня в ВМТ и застопоренном коленчатом валу, устанавливают и закрепляют устройство в форсуночном отверстии проверяемого цилиндра. Подсоединяют к устройству компрессорно-вакуумную установку и создают давление в над поршневом пространстве, вводят шток до соприкосновения с днищем поршня и устанавливают индикатор на нулевую отметку. Затем медленно создают разрежение в над поршневом пространстве и по индикатору измеряют величины зазоров при двух остановках движения поршня. Перемещение от нулевой отметки до первой остановки соответствует зазору в сопряжениях верхней головки шатуна, а перемещение от первой остановки до второй соответствует зазору в шатунных подшипниках. Общее перемещение соответствует суммарному зазору в шатунных подшипниках и в верхней головке шатуна. Допускаемая величина суммарного зазора для разных двигателей составляет 0,6...0,75 мм, предельные значения зазора для верхней головки шатуна - 0,4...0,45 мм, а для шатунных подшипников - 0,45...0,55 мм. По величине измеренных зазоров судят о состоянии каждой кривошипно-шатунной группы и всего двигателя. При превышении допустимых значений зазоров хотя бы в одном цилиндре необходим ремонт двигателя. По результатам измерений прогнозируют остаточный ресурс двигателя (прогноз ведется с учетом максимального значения измеренных зазоров).

Компрессорно-вакуумную установку используют также при диагностировании кривошипно-шатунной группы по вибро акустическим параметрам.

Предварительную оценку состояния сопряжений КШМ можно получить по величине давлении масла в главной магистрали и характеру стуков в определенных зонах двигателя.

Давление масла проверяют устройством КИ-5472 ГОСНИТИ, которое состоит из манометра, соединительного рукава с ниппелем и накидной гайкой, демпфера для сглаживания пульсации масла при измерении давления и сменных штуцеров. Чтобы измерить давление в главной магистрали дизеля, устройство подключают к корпусу масляного фильтра, отсоединив трубку штатного манометра.

Для проверки давления выполните следующие операции:

• подсоедините к корпусу масляного фильтра КИ-5472
• запустите и прогрейте до нормального теплового состояния двигатель
• зафиксируйте давление масла в магистрали при номинальной и минимально устойчивой частоте вращения коленчатого вала на холостом ходу

Стуки в сопряжениях КШМ прослушивают при неработающем двигателе электронным автостетоскопом ТУ 14 МО.082.017, попеременно создавая в надпоршневом пространстве разрежение и давление с помощью компрессорно-вакуумной установки КИ-4912 ГОСНИТИ или КИ-13907 ГОСНИТИ. Прослушивают стуки в сопряжениях бобышки поршня - поршневой палец , поршневой палец - втулка верхней головки шатун а, шейка коленчатого вала - шатунный механизм .

Если давление масла ниже допустимых значений, при наличии стуков в сопряжениях коленчатого вала проверяют зазоры в указанных сопряжениях. При пониженном давлении масла и отсутствии стуков проверяют регулировку сливного клапана смазочной системы. Если это не даст положительных результатов, проверяют подачу масла насосом и состояние редукционного клапана смазочной системы на стенде.

Определение состояния КШМ по зазорам в его сопряжениях

Заключение о состоянии КШМ можно сделать по величине зазоров в его сопряжениях. Суммарный зазор в верхней головке шатуна и шатунном подшипнике замеряют устройством КИ-11140 ГОСНИТИ.

Для измерения зазоров необходимо:

• установить проверяемого цилиндра в ВМТ на такте сжатия и застопорить коленчатый вал
• закрепить устройство в головке цилиндров вместо , ослабив стопорный винт и приподняв направляющую с индикатором и штоком вверх
• опустить направляющую до упора штока в днище поршня (натягом) и зафиксировать ее винтом
• присоединить распределительный трубопровод компрессорно-вакуумной установки к штуцеру пневматического приемника
• включить установку и довести давление и разрежение в ее ресиверах соответственно до 0,06-0,1 МПа и 0,06-0,07 МПа
• выполнить два-три цикла подачи в надпоршневое пространство давления и разрежения переключением распределительного крана до получения стабильных показаний индикатора
• соединить краном ресивер сжатого воздуха с надпоршневым пространством и настроить индикатор на нуль
• плавно соединить ресивер разреженного воздуха с надпоршневым пространством и зафиксировать по индикатору сначала зазор в соединении поршневой палец - верхняя головка шатуна, затем суммарный зазор в верхней головке шатуна и шатунном подшипнике

Зазоры в КШМ измеряют 3-кратно и принимают среднее значение.

Если зазоры хотя бы у одного шатуна превышают допустимые значения, двигатель подлежит ремонту.

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.

К атегория: - Ремонт тракторов и автомобилей

6. Методы, средства и технология диагностирования КШМ и ГРМ двигателя

КШМ. Кривошипно-шатунный механизм включает цилиндро-поршневую группу (гильзы цилиндров, поршни и поршневые кольца), коленчатый вал с шатунными и ко­ренными подшипниками, шатуны со втулками, поршне­вые пальцы и маховик.

Основным показателем состояния цилиндро-поршневой группы считается расход картерного масла на угар. Чтобы с достаточной точностью определить угар масла, требует­ся несколько контрольных смен с точными замерами ко­личества доливаемою масла и топлива, что чрезвычайно трудоемко. При этом невозможно учесть утечки масла через не плотности сальников коленчатого вала и разъе­мов картера. Кроме того, угар масла в течение длительного времени работы двигателя изменяется незначительно и лишь при большом износе деталей цилиндро-поршневой группы, в частности поршневых колец, начинает резко возрастать. Такой характер изменения угара масла в за­висимости от наработки затрудняет прогнозирование по нему остаточного ресурса.

Об интенсивности изнашивания сочленений двигателя можно судить по концентрации продуктов износа в картерном масле, определяемой с помощью спектрографической установки. В этом случае для оценки степени изношенности основных деталей наряду с регулярным спект­ральным анализом проб масла, отбираемых через определенные промежутки работы двигателя, необходимо знать их химический состав и соотношение скоростей из­нашивания сочленений. О целесообразности разборки дви­гателя для ремонта или устранения неисправности судят по резкому возрастанию концентрации основных элемен­тов в работавшем масле.

Наибольшее распространение для оценки состояния цилиндро-поршневой группы получил способ определения количества газов, прорывающихся в картер. При измере­нии количества газов с помощью обычного прибора, на­пример ротаметра, из за высокого сопротивления выходу газов из картера и наличия в картере избыточного давления часть газов уходитв атмосферу через сальники ко­ленчатого вала и другие не плотности, минуя прибор.

Чтобы избежать этого, во время измерений необходи­мо отсасывать газы из картера, обеспечивая прохожде­ние их только через измерительное устройство.

Угар картерного масла и количество газов, прорываю­щихся в картер при работе двигателя на всех цилиндрах, являются интегральными (суммарными) оценочными по­казателями технического состояния цилиндре поршневой группы.

Чтобы оценить состояние каждого цилиндра в отдель­ности, их поочередно выключают. За­тем подсчитывают разницу между расходом газов, полученным при декомпрессировании проверяемого ци­линдра, и средним расходом газов, полученным при декомпрессировании каждого из остальных цилиндров. При одинаковом состоянии всех цилиндров указанная разница будет незначительной. Если же она окажется большой, то это свидетельствует об аварийном состоянии данного цилиндра.

Сравнительною оценку технического состояния цилиндров можно дать по компрессии в них (давлению конца сжатия). Однако при этом необходимо учитывать не плотности клапанов газораспределения. Разница в зна­чениях компрессии у нового и изношенного двигателей, возрастает с понижением частоты вращения коленчатого вала. Поэтому компрессию рекомендуется определять при пусковых оборотах коленчатого вала Чтобы дать правильную сравнительную оценку состояния цилиндров по компрессии, должно быть соблюдено равенство и по­стоянство частоты вращения коленчатого вала и темпе­ратуры стенок цилиндров при проверке каждого из них в отдельности. В связи с тем, что частота вращения коленчатого вала зависит от технического состояния пуско­вого устройства, а температура стенок цилиндров – от условий проверки двигателя (предварительного разогре­ва его, температуры окружающей среды), соблюдение отмеченных условии не всегда представляется возможным. Следовательно, компрессия является ориен­тировочным показателем технического состояния цилинд­ро-поршневой группы. Одним из признаков слабой компрессии является трудный пуск двигателя (особенно в холодною погоду), обусловленный чрезмерно низкой температурой сжатого воздуха, не обеспечивающей само­воспламенения дизельного топлива.

О состоянии подшипников коленчатого вала можно судить по зазорам в них. Эллипсность и конусность шеек вала до разборки двигателя на ремонт можно не прове­рять так как эти показатели являются следствием износа подшипников.

На протяжении ряда лет многими исследователями велись поиски безразборных методов оценки технического состояния подшипников коленчатого вала по диагности­ческим параметрам. Наибольшую известность получили способы, основанные на определении следующих показа­телей: давления масла в главной масляной магистрали, количества масла, протекающего через подшипники в единицу времени, шумов и стуков, возникающих от ударов в сопряже­ниях при работе двигателя, стуков, возникающих от соударения деталей в резуль­тате искусственного перемещения поршня и шатуна на величину зазоров в сопряжениях.

Широкое распространение получило прослушивание двигателя во время его работы. С увеличением зазоров в подшипниках появляются характерные стуки, прослу­шиваемые в определенных зонах и при соответствующих режимах работы двигателя. Однако эти стуки отчетливо прослушиваются при значениях зазоров, превосходящих допустимые. При этом количественная оценка зазоров зависит от слуховых качеств и опыта оператора.

ГРМ. Основными показателями технического состояния механизма газораспределения являются плотность при­легания клапанов к гнездам головки, зазоры между стержнями клапанов и бойками коромысел, фазы газо­распределения, степень изношенности кулачков, подшип­ников распределительного вала и шестерен распределе­ния, состояние прокладки и головки цилиндров, а также упругость клапанных пружин.

Наличие неплотностей в сопряжениях тарелок клапа­нов и гнезд головки можно определить по характерному шипению или свисту воздуха во впускных и выпускных каналах головки или трубопроводах, если прокручивать коленчатый вал вручную при снятых коромыслах и воздухоочистителе.

Разработан метод, позво­ляющий давать количественною оценку неплотностей клапанов по расходу воздуха, проходящего через каждый клапан в отдельности при подаче его в камеру сгорания неработающего двигателя.

Расположение тарелок клапанов относительно днища головки (утопание клапанов) можно определять двумя способами. При первом способе замеряют непосредствен­но расстояние между плоскостью днища головки и пло­скостью торца тарелки клапана при снятой головке. При втором способе указанное расстояние определяют кос­венно – по расстоянию между плоскостью торца стержня клапана и обработанной плоскостью головки со стороны клапанного механизма, замеряемому на двигателе при снятой крышке клапанной коробки. Первый способ обыч­но применяют при ремонте двигателя, а второй – при диагнос­тировании узлов и агрегатов при эксплуатации.

Степень изношенности кулачков распределительного вала оценивают по высоте кулачков, которую можно оп­ределить непосредственно на двигателе по величине перемещения клапанов с учетом зазоров между их стерж­нями и бойками коромысел.

Упругость клапанных пружин без снятия их с двига­теля можно определить по усилию прижатия клапанов к гнездам головки.

Неудовлетворительная работа механизма газораспре­деления, сопровождающаяся снижением мощности и эко­номичности двигателя, возможна из-за нарушения фаз газораспределения. При нарушении фаз вследствие не­правильного соединения шестерен распределения (не по меткам) начало открытия и конец закрытия клапанов смещаются на один и тот же угол по отношению к в. м. т. поршней всех цилиндров. Если же причиной смещения фаз является износ деталей механизма газораспределения, то из-за неравномерного износа узлов и деталей, главным образом кулачков распределительного вала, углы начала открытия и конца закрытия клапанов могут несколько отличаться друг от друга. Поэтому для сокращения трудоемкости фазы газораспределения у многоцилиндровых двигателей рекомендуется проверять по углу начала открытия впускного клапана первого и последнего цилиндров и оценивать их по среднему арифметическому значению, полученному от измерений.

Если происходят случаи скручивания распре­делительных валов, происходящего главным образом из-за заедания подшипников после ремонта двигателя. Эту неисправность можно обнаружить по результатам измерения углов начала открытия впускного клапана первого и последнего цилиндров. При нормальном со­стоянии вала эти углы будут одного и того же порядка. При проектировании и доводке двигателей рассчиты­вают и корректируют фазы газораспределения с учетом тепловых зазоров между клапанами и коромыслами, устанавливаемых также расчетным путем. Фактически открытие клапанов начинается после того, как будет пол­ностью выбран тепловой зазор. Отсюда следует, что фазы газораспределения нужно проверять при номиналь­ных зазорах клапанов.

Для ориентировочной оценки величин зазоров клапа­нов без снятия крышки пользуются обычным стетоскопом, наконечник которого прикладывают к клапанной коробке. При чрезмерно больших зазорах в области клапанного механизма прослушиваются четкие металлические стуки при малой частоте вращения коленчатого вала. Этот ме­тод является субъективным. При обнаружении стуков необходимо остановить двигатель, вскрыть кла­панную коробку и проверить зазоры путем непосредст­венных измерений.

Суммарный износ деталей механизма газораспреде­ления (шестерен газораспределения, подшипников и ку­лачков распределительного вала) можно определить по смещению фаз в сторону запаздывания. Ориентировочную оценку состояния шестерен распределения и подшипников распределительного вала можно дать по шуму и сту­кам, пользуясь стетоскопом.

Проверяют кривошипно-шатунный механизм пускового двигателя по стукам, величине суммарного зазора в элементах КШМ и величине

создаваемого разрежения.

Стуки проверяют при неработающем двигателе, для чего устанавливают поршень в в.м.т. на такте сжатия и фиксируют его в данном положении. Специальным переходником, ввертываемым в отверстие свечи или заливного краника, подключают к надпоршневому пространству наконечник компрессорно-вакуумной установки КИ-13907. При закрытом кране установки включают компрессор и создают в ресивере давление 0,2...0,25 МПа и разрежение 0,06...0,07 МПа. Регулируют давление до 0,2 МПа, прикладывают наконечник стетоскопа к блоку цилиндров в зоне поршневого пальца, открывают кран, и попеременно создавая в надпоршневом пространстве разрежение и сжатие, прослушивают стуки в верхней головке шатуна. Продолжая поддерживать в ресиверах заданное давление и разрежение, и, прикладывая наконечник стетоскопа к картеру и цилиндру, прослушивают стуки в подшипниках. Значительные стуки указывают на необходимость проверки зазоров в данных сопряжениях.

При проверке зазоров вывертывают из головки свечу. зажигания и устанавливают вместо нее приспособление КИ-11140 с индикатором часового типа (рис. 5.5.), при этом ножка индикатора должна утопать на 1,5..2 мм.

Открыв распределительный кран, создают в камере разрежение. Нулевое значение шкалы индикатора совмещают с большой стрелкой. После этого создают в камере давление. Переводят кран в нейтральную позицию и подсчитывают разницу в показаниях индикатора. Полученный результат покажет величину суммарного зазора в сопряжениях кривошитю-шатунного механизма. Если данный зазор превышает допустимое значение - 1 мм, то двигатель подлежит разборке для непосредственного измерения зазоров в каждом подшипниковом узле.

Для измерения величины разрежения отсоединяют наконечник компрессорно-вакуумной установки. Ввертывают, если был вывернут, заливной краник. В свечное отверстие вставляют вакуум-анализатор КИ-5315 (рис. 6.5.). Прокручивая коленчатый вал стартером, измеряют величину разрежения. Если оно меньше 0,03 МПа, то пусковой двигатель подлежит разборке для проведения экспертизы деталей цилиндро-поршневой группы и определения объема ремонтных работ.

1. Обслуживание системы питания

Промывают карбюратор. Для этого вывертывают из корпуса карбюратора штуцер подвода топлива, очищают от грязи и встречным потоком бензина или керосина продувают сетку. При сильном загрязнении извлекают ее из штуцера и продувают сжатым воздухом. Если пусковой двигатель работает с перебоями, то вывертывают винт холостого хода и винт жиклера-распылителя. Промывают их в бензине и продувают сжатым воздухом. Продувают воздухом каналы холостого хода и отверстие главного жиклера.

У беспоплавкового карбюратора К-06 (11.1107) снимают крышку диафрагмы, затем прокладку и диафрагму и прополаскивают все детали и корпус в бензине.

Собирают карбюратор в обратной последовательности. При этом диафрагму нужно установить так, чтобы большой металлический диск ее находился внутри камеры (топливной полости).

После постановки карбюратора на двигатель проверяют и регулируют тяги автоматического управления дроссельной заслонкой. Для этого полностью открывают заслонку (до упора ограничителя в прилив корпуса), и не изменяя положения ее рычагов и рычагов регулятора, присоединяют тягу к рычагу заслонки, при необходимости изменив длину тяги.