Коленчатый вал – деталь двигателя сложной формы, выступающая в качестве кривошипно-шатунного механизма и служащая для преобразования поступательного движения поршней при сгорании топлива в крутящий момент. Коленвал работает в очень тяжелых условиях, воспринимая на себя большие нагрузки и вращаясь с высокой скоростью, что требует использования при изготовлении качественных материалов и многоступенчатой обработки.

Сегодня коленвалы для двигателей семействаЯМЗ-236 и ЯМЗ-238 изготавливают из стали 50Г (на ЯМЗ-240 устанавливают коленвалы из легированных хромом и ванадием сплавов). При изготовлении для повышения прочности и износостойкости он закаливается с последующим отпуском до уровня твердости в 229-269 единиц. Поверхности самих коренных и шатунных шеек, места установки сальников дополнительно подвергаются местной закалке с помощью токов высокой частоты. Глубина подобным образом закаленного слоя твердостью 52-62 HRC составляет до 4 мм в зависимости от предназначения конкретной части.

Конструктивно коленвал включает следующие элементы:

• коренные шейки, выступающие в качестве опоры на соответствующие подшипники, находящиеся в картере дизельного двигателя;
• шатунные шейки, играющие роль опоры и соединяющиеся с шатунами двигателя;
• щеки, соединяющие между собой шатунные и коренные шейки;
• выходная часть, на которой устанавливают шкив либо шестерню, с помощью которых идет отбор мощности от работающего двигателя;
• противовесы, служащие для снижения нагрузки на коренные подшипники со стороны центробежных сил инерции.

Почему выходит из строя коленчатый вал

С технической точки зрения деталь долговечна и надежна, имеет длительный срок эксплуатации. На практике возможен ускоренный износ, что связано со следующими причинами:

• повышенная нагрузка на двигатель;
• масляное голодание рабочих поверхностей.

В условиях реальной эксплуатации более реально масляное голодание. Недостаток смазки ведет к повышенному трению подшипников и, соответственно, чрезмерному нагреву. Это ведет к заклиниванию и необходимости капитального ремонта, а если все произошло на ходу, то возможны критические повреждения коленвал и других узлов двигателя. Причиной масляного голодания может стать малый уровень технической жидкости или потеря ее характеристик в процессе эксплуатации, забивание каналов подачи или выход из строя насоса. При отсутствии давления масла на приборной панели загорается соответствующая лампочка (красная масленка).

Еще одной причиной выход из строя коленчатого вала становится большой износ цилиндропоршневой группы, повреждение прокладок, микротрещины в головке блока цилиндров или самом двигателе. Через него может попасть в масло топливо и вода, что меняет его химический состав, основные параметры жидкости, что нарушает качество смазки трущихся поверхностей, отвод тепла от подшипников.

В процессе эксплуатации двигателя его элементы подвергаются постепенному износу. Касается это в полной мере и коленчатого вала, на которому повышается реальный зазор. Это ведет к появлению люфта, увеличению вибраций и появлению специфического стука. В этом случае важно сразу остановиться и на тягаче добраться до сервиса для ремонта.

Разновидности неисправностей

Вне зависимости от причины возникновения неисправностей все они ограничены четырьмя проявлениями:

• износ по шатунным и коренным шейкам;
• изгиб;
• полное разрушение;
• износ поверхностей для посадки маховика, передней шестерни, сальника.

Конкретные действия по ремонту автомобиля оцениваются после разборки двигателя и оценки состояния коленчатого вала. Если речь про незначительные деформации или износ шеек, то проблему можно решить перешлифовкой детали под следующий ремонтный размер с установкой на соответствующие вкладыши (если обнаружены большие задиры, то возможна перешлифовка с пропуском одного размера). При разрушении, появлении трещин на поверхности необходима установка нового коленвала ЯМЗ-236 . При износе поверхностей для посадки сальников, шестерни или маховика возможна наплавка с последующей обработкой в нужный размер.

Нюансы ремонта коленчатого вала

После демонтажа коленвала ЯМЗ 236 необходимо проконтролировать его геометрию, которая определяет дальнейший ремонт. Для этого сначала его устанавливают на призмы для определения следующих параметров:

• биение средних шеек;
• биение хвостовика и поверхностей под сальники;
• диаметры шатунных и коренных шеек;
• эллипсность шатунных шеек.

Если величина биения по средним коренным шейкам относительно крайних находится в пределах 0,1 мм, то коленвал ЯМЗ 238 можно шлифовать, а в противном случае понадобится его правка. При наличии следов сильного перегрева из-за разрушения подшипников, то важно проконтролировать отсутствие трещин магнитным дефектоскопом. Последние могут быть незаметны и уходить далеко в тело детали, поэтому в этом случае необходимо ее отбраковать и установить новую.

Завершающим этапом подготовки для ремонта становится удаление заглушек и промывание внутренних каналов, где может накапливаться большое количество грязи. Последняя может привести к повторному быстрому выходу из строя, когда опять понадобится замена коленвала.

Шлифование. Основные нюансы и этапы

Для этого используют особые шлифовальные станки с дополнительными приспособлениями, позволяющими смещать ось коренных шеек вала относительно оси вращения после установки. Перед началом обработки после крепления детали дополнительно контролируют биение поверхности заднего сальника и хвостовика, которое не должно быть больше 0,02 мм. Если это условие не выполнено, то понадобится дополнительная правка центральных фасок. Также важно устранить дисбаланс, который появляется из-за смещения вала. Для этого на планшайбах устанавливают специальные грузы для балансировки. Также важно обеспечить совпадение оси шеек и вращения вала.

В первую очередь, обрабатывают шатунные шейки, так как после их шлифования могут сильно измениться внутренние напряжения, что чревато деформацией всего коленчатого вала. Если это правило не соблюсти, то может понадобиться повторная обработка. При этом сначала обрабатывают участки, имеющие максимальный износ, что позволит оценить итоговый ремонтный размер, который нужно получить после шлифовки.

Затем приступают к обработке коренных шеек. Для этого деталь в центрах и задний фиксируют в неподвижном положении для предупреждения проскальзывания в центровой фаске. Одновременно сила зажатия должна быть минимальна для предотвращения деформаций вала.

После завершения шлифования выполняют доводку с помощью полировки для удаления остаточных микронеровностей, сглаживания острых кромок на отверстиях для смазки. Для этого используют сначала мелкозернистую наждачную бумагу, а затем абразивную пасту с еще меньшим размером твердых частиц.

Особенности замены коленвала

p>Продолжительность срока эксплуатации коленвала ЯМЗ-238 после ремонта двигателя зависит от правильности установки. В общем случае, процесс включает следующие этапы:

• на маховик устанавливают фиксатор, который препятствует проворачиванию коленчатого вала при работе;
• откручивают болты, крепящие маховик, и снимают его;
• откручивают болты, снимают установочный штифт и снимают колесо датчика коленвала;
• откручивают болты, удерживающие передний прижимной фланец, который снимают вместе с передним сальником, уплотнительной прокладкой и промежуточной пластиной;
• после раскручивания болтов удаляют крышки коренных шеек, полукольца и верхние половинки подшипников;
• убирают непосредственно сам коленчатый вал из блока двигателя, а также нижние части полуколец и подшипников.

Затем выполняют дефектовку детали и, если возможно, то ремонт. После его завершения можно приступать к установке коленчатого вала, которая ведется в обратном порядке (при сборке обязательно идет замена сальника коленвала, вкладышей и других деталей). При этом важно дополнительно проверит соответствие устанавливаемых коренных и шатунных вкладышей размерам шеек самого вала. Также перед началом работы важно проконтролировать чистоту всех поверхностей, так как оставшаяся грязь будет играть роль абразива, который радикально сократит срок службы. Для предупреждения случайных задиров важно на все трущиеся элементы нанести смазку, которая облегчит вращение всех трущихся элементов.