Коленчатые валы для дизельных двигателей: возможные неисправности и их причины

На чтение

4 мин.

Просмотров

509

Коленчатый вал, являясь центральным компонентом двигателя автомобиля, играет критическую роль в механизме силовой передачи. Этот элемент, размещенный в глубине цилиндрового блока, выполняет ключевую функцию, преобразуя возвратно-поступательное движение поршней во вращательное движение, которое, в свою очередь, передается на колеса автомобиля посредством трансмиссии.

Ярославский моторный завод является одним из ведущих производителей дизельных двигателей в России, а его продукция находит широкое применение в автомобилестроении и сельскохозяйственной технике.

Ассортимент продукции ЯМЗ включает в себя V-образные двигатели моделей ЯМЗ-236 и 238, а также последние разработки рядных двигателей серий ЯМЗ-534, 536 и 650. Дизельные двигатели ЯМЗ отличаются широким диапазоном мощности и легкостью в обслуживании и ремонте. Однако ввиду того, что коленчатый вал испытывает значительные нагрузки в процессе эксплуатации двигателя, он часто нуждается в техническом обслуживании, а иногда – и в замене.

Принимая во внимание условия эксплуатации коленчатого вала, который подвергается интенсивным нагрузкам и высокой скорости вращения, к его изготовлению предъявляются строгие требования по качеству и используемым материалам. В большинстве случаев валы изготавливаются из прочного чугуна или высококачественной стали. Кованые варианты коленчатых валов, более устойчивые к нагрузкам, обычно используются в двигателях с турбонаддувом, что позволяет повысить их эффективность и долговечность.

Коленчатый вал представляет собой сложную и многофункциональную часть двигателя, включающую в себя ряд важных компонентов:

1. Коренные шейки: эти части выполняют функцию основной опоры всей конструкции на подшипниках, обеспечивая стабильность и износостойкость.
2. Шатунные шейки: они служат не только для поддержки, но и для соединения с шатунами, передавая крутящий момент.
3. Щеки: эти элементы являются связующими между коренными и шатунными шейками, обеспечивая целостность и прочность конструкции.
4. Выходной узел: здесь располагаются шкив или шестерня, играющие ключевую роль в передаче мощности от двигателя.
5. Противовесы: они помогают уменьшить нагрузку центробежных сил на подшипники, увеличивая эффективность и срок службы коленвала.

Чтобы обеспечить плавное вращение коленвала и шатунов, используются тонкостенные металлические вкладыши, созданные из стальной ленты с добавлением антифрикционного слоя. Кроме того, специальный упорный подшипник скольжения предотвращает осевое перемещение коленвала, улучшая его работу.

В контексте дизельных двигателей, производимых Ярославским моторным заводом, особое внимание заслуживают модели ЯМЗ-236 и 238. Для изготовления коленчатых валов этих моделей используется сталь марки 50Г. Однако ЯМЗ-240 является исключением – коленвалы производятся из сплавов, обогащенных хромом и ванадием, что придает им дополнительную прочность. Процесс изготовления включает ковку с последующей азотацией шеек, что увеличивает их износостойкость.

Эти коленвалы характеризуются наличием четырех опорных точек и противовесов, а также использованием бронзовых подшипников скольжения для повышения надежности и долговечности двигателя.

Азотирование

Применяется в процессе изготовления коленчатых валов для двигателей ЯМЗ, существенно повышает их долговечность и устойчивость к износу. Этот метод включает комплексную термическую обработку, охватывающую закалку с последующим отпуском до достижения оптимального уровня твердости в диапазоне 229-269. Особое внимание уделяется укреплению поверхности шеек и мест установки сальников при помощи токов высокой частоты, чему способствует азотирование.

Эффекты от азотирования коленчатого вала включают:

• удвоенную прочность, обеспечивающую реальный ресурс превышающий 700 тыс. км пробега;
• повышенную экономичность, сокращая на 60% частоту замены вкладышей;
• гарантированную надежность, минимизируя вероятность нештатного ремонта.

Для достижения максимального ресурса, который предусмотрен производителем, важно строго придерживаться регламента технического обслуживания и использовать качественные смазочные материалы.

Типичные причины неисправностей

Несмотря на улучшенные характеристики, коленчатые валы ЯМЗ могут подвергаться более быстрому износу под влиянием избыточных нагрузок на двигатель или из-за недостаточного количества смазки. В частности, в турбированных версиях двигателей может происходить заклинивание коленвала из-за усиленного трения и перегрева подшипников, что требует серьезного ремонта. Регулярный контроль уровня и качества масла, а также состояние масляного насоса помогает предотвратить возникновение неисправностей.

Дополнительным фактором, влияющим на поломки, является наличие трещин в головке блока цилиндров или в самом блоке. Это может привести к проникновению воды или топлива в масляную систему, что ухудшает свойства смазочного материала. Последствия такого взаимодействия включают ухудшение отвода тепла и смазки важных компонентов двигателя, проявляющиеся через стук, вибрации и увеличение зазоров в механизме вала.

Вероятные проблемы в дизельных двигателях

Дизельные двигатели нового поколения характеризуются продолжительным сроком службы при адекватном уходе и регулярном обслуживании. Тем не менее, даже малейшие дефекты в шатунах могут ускорить изнашивание коленчатого вала.

Часто встречающиеся неполадки:

1. Задиры на поверхности. Эти повреждения могут возникать вследствие использования масла низкого качества или пропуска его своевременной замены вместе с фильтром.
2. Царапины на шейках вала. Минимальные царапины удаляются путем полировки, тогда как более глубокие, превышающие 5 микрон, требуют шлифовки до ближайшего ремонтного размера.
3. Изгиб вала. Валы, подвергшиеся искривлению, подлежат исправлению путем выпрямления. Это типичная проблема для спецтехники с двигателями, оснащенными менее качественными валами.
4. Трещины: Самый серьезный вид дефекта, способный привести к усталостному разрушению. Трещины выявляются в процессе диагностики, они видимы невооруженным глазом или с использованием магнитного дефектоскопа.

Оперативная диагностика двигателя является эффективным средством предотвращения капитального ремонта, позволяя обнаружить и устранить проблемы на начальных стадиях.

Подходы к ремонту

Метод восстановления коленчатого вала в двигателях МАЗ или ЯМЗ определяется в ходе диагностики. При обнаружении легкой деформации или износа шеек ремонт обычно включает в себя перешлифовку до нового ремонтного размера с соответствующими вкладышами. В случаях обнаружения серьезных задиров допускается шлифовка с пропуском одного ремонтного размера.

Если коленчатый вал треснул или лопнул, вне зависимости от модели двигателя (ЯМЗ-236 или 238), он не подлежит ремонту и требует замены. Любые попытки самостоятельного вмешательства или ремонта профессиональными автомеханиками не принесут результата, поскольку эффективных методов ремонта для таких повреждений не существует.