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 4x4 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.

Сергей Горшков
АвтоМастер