• На главную
  • В избранное
  • Карта сайта
  • Пишите нам
  • Ваш заказ
  • Скачать прайс

"Седельных дел мастера"

"Седельных дел мастера"
Раздел: Оборудование для ремонта ДВС
Журнал: "Новости Авторемонта" (www.remontauto.ru)
№ журнала: июнь, 2002
Дата публикации: 01.06.2002

Загнанных лошадей пристреливают? В эпоху, когда человечество не было охвачено повальной автомобилизацией и когда единственным средством передвижения были лошади, в особом почете были мастера-седельщики. Потому что от качества их продукции прямо и непосредственно зависело здоровье, а подчас и жизнь седоков. Не говоря уже о самих лошадях, которые во все века и времена были ценным и дорогим товаром.
Сегодня их почти полностью заменил «конь железный». И у него, в отличие от гривастого предшественника мощностью в одну лошадиную силу, уже не одно, а много седел. Правда, теперь они стали совсем маленькими и спрятались в «голове» двигателя автомобиля, и их количество прямо пропорционально количеству клапанов. Но, как и встарь, от седла сильно зависят качество, комфорт и безопасность езды. Рассказом о роли седла и технологиях его ремонта мы завершаем нашу трилогию об автомобильной нейрохирургии - ремонте клапанного механизма головки блока цилиндров. То есть пристреливать «железного коня» совсем не обязательно.

ЭКСТРЕМАЛЬНЫЕ СКАЧКИ
Седлу в головке двигателя в жизни приходится намного труднее, чем изделию с аналогичным названием на лошадиной спине. Ну, с какой, скажите, частотой и силой входят в непосредственный контакт седло и известная часть всадника? Которая к тому же достаточно мягкая. Пустяки, по сравнению с тем, что происходит в двигателе автомобиля, особенно если ретивый хозяин регулярно загоняет стрелку тахометра в красную зону, которая у большинства современных автомобилей начинается в районе 6000 об./мин.
При работе на этих скоростях поршень успевает 100 раз переместиться вверх-вниз за одну секунду. Клапану, казалось бы, легче - он должен открыться-закрыться «всего лишь» 50 раз в секунду. Но при каждом закрывании он с силой бьет по своему седлу. В цилиндре двигателя температура сгорающей смеси достигает 2300—2500о С, а в зазор между седлом и клапаном раскаленные выхлопные газы прорываются со скоростью до 360 км/ч. И весь этот кошмар повторяется пятьдесят раз в секунду!
При работе в составе клапанной группы к седлу предъявляются разные и порой взаимоисключающие требования, как, например, жаропрочность при высокой ударной износостойкости, надежность уплотнения пары «седло-клапан» и так далее. Форма поверхности седла клапана (фаски) влияет также на наполнение и очистку цилиндров.
Но самое главное, что требуется от рабочей пары «седло-клапан» - это обеспечение герметичности их сопряжения в течение всего срока службы двигателя. Так вот, чтобы седла держали столь безжалостный удар, их изготавливают из специальных сортов легированных чугунов. По внешней окружности седла нанесены фаски, которые выполняют несколько функций. Таких фасок три - основная (рабочая) и две вспомогательные.
Для того чтобы получить достаточное уплотнение, рабочая фаска должна быть узкой, поскольку для обеспечения герметичности важна не столько площадь контакта, сколько требуемое удельное давление в сопряжении. С другой стороны, по этой же фаске отводится большая часть тепла от самого клапана, а значит, она должна быть как можно шире. Возникает известное противоречие: узко - хорошо для одного, но плохо для другого; широко - наоборот. Дабы в какой-то мере устранить эти противоречия, ширина рабочей фаски седла впускных и выпускных седел делается разной: 1,2—1,6 мм у впускных и 1,5—2,0 мм у выпускных седел, теплонагруженность которых выше. Угол рабочей фаски седла традиционно составляет 30о или 45о.
Большое значение для правильной работы двигателя имеет также расположение этой рабочей фаски седла относительно рабочей фаски клапана. В случае, когда контакт между ними происходит по верхнему краю фаски клапана, это, с одной стороны, улучшает наполнение и очистку цилиндров, а с другой стороны, приводит к возрастанию температурного перепада по тарелке клапана. Что, в свою очередь, может привести к ее короблению, разгерметизации сопряжений и снижению ресурса работы.
Если же контакт происходит по нижней части фаски клапана, то тогда улучшится температурное состояние клапана, но при этом уменьшится проходное сечение «клапан-седло», ухудшится наполнение цилиндров и, следовательно, упадет мощность двигателя. Наиболее оптимальным местом контакта, таким образом, является середина фаски клапана. В этом случае тарелка клапана будет испытывать минимальные деформации и температурные напряжения, а наполнение цилиндров будет достаточным для нормальной работы двигателя.
Дополнительные фаски седла служат для формирования газовых потоков, поступающих в цилиндр и выходящих из него. Скорость этих потоков в коллекторах головки блока достигает 60-100 м/сек., и при их прохождении через самую узкую часть — сечение «клапан-седло» — возникают значительные завихрения рабочей смеси и потока отработанных газов.
Вспомогательные наружная и внутренняя фаски уменьшают эти завихрения и снижают аэродинамическое сопротивление в сечении «седло-клапан». В результате достигаются лучшее наполнение и очистка цилиндров двигателя, особенно на больших оборотах.

ЛАТКИ НА СЕДЛЕ
Убив лошадь, по седлу плакать не приходится... Тем более что реальное состояние седла можно выяснить только после предварительного вскрытия «железного коня». На самом деле основных неисправностей седла немного, и после разборки клапанного механизма они видны невооруженным глазом. Вот, собственно, весь их перечень:
- обгорание поверхности седла с образованием раковин и/или коробление, а то и трещины седла, которые нередко становятся следствием применения несоответствующего данному двигателю топлива, неверной установки зажигания или неправильной регулировки клапанного механизма;
- механическое повреждение седла неисправным клапаном, например, при обрыве клапана или ремня ГРМ;
- неравномерный износ седла из-за «качания» клапана в разбитой направляющей втулке.
Когда эти повреждения незначительны, то с ними можно бороться с помощью обычной притирки. Но если в результате износа или неисправности нарушается геометрия седла клапана, то тут притиркой ничего хорошего не добьешься. В такой ситуации пользы от притирки будет ровно столько, сколько, простите, мертвому от припарки. При серьезных повреждениях необходим серьезный ремонт. А ремонт седла клапана бывает только двух видов. Это переточка седла с полным восстановлением исходной формы фасок или замена седла на ремонтную болванку с последующим протачиванием на ней всех необходимых фасок. Переточку можно осуществить как вручную, так и на станке, а вот замена без специального станка немыслима.
Самый распространенный вид ремонта седел - это восстановление их геометрии ручными шарошками российского производства. Их главный недостаток - жесткое крепление рабочей фрезы на пилотном стержне. Этот стержень в процессе обработки седла вращается в направляющей втулке, обеспечивая соосность втулки и седла. Неизбежный зазор между пилотным стержнем и втулкой вызывает качание фрезы, что негативно сказывается на точности обработки. Кроме того, равномерное расположение ножей по окружности фрезы вызывает ее легкие заедания при обработке седла. Это явление называют «дроблением». Его следствием становится некоторая волнистость поверхности фаски седла, что требует, в свою очередь, долгой притирки.
Кроме того, ножи в российских шарошках не регулируются, вследствие чего шарошка может быть использована только на одной конкретной модели двигателя с седлом определенного диаметра. Для каждого нового двигателя нужен новый комплект шарошек.
Комплект инструмента для ручной обработки седел, выпускаемый американской фирмой NEWAY, на сегодняшний день можно считать наиболее оптимальным, так как он избавлен от большинства недостатков традиционных шарошек.
Его главное достоинство заключается в том, что направляющий пилот для фрезы неподвижно фиксируется в направляющей втулке с помощью цангового зажима. Сама же фреза, в отличие от жестко закрепленных на пилоте шарошек, вращается на нем, причем зазор между фрезой и пилотом выполнен с прецезионной точностью и не превышает 3 микрон. Такая конструкция сводит к минимуму поперечные биения фрезы. Таким образом также достигается полная соосность седла и направляющей втулки.
Рабочие ножи на фрезе — регулируемые, их можно подстроить под разный диаметр седел. Угол фаски при этом остается неизменным. Нечетное количество ножей и несимметричное их расположение на фрезе не допускают появления эффекта «дробления» при обработке седла. Сами ножи сделаны из карбида вольфрама, и их твердость достигает 90-95 HRC, что обеспечивает им очень большой рабочий ресурс - одной фрезой можно обработать две-три тысячи седел.
Вручную, конечно, хорошо, но для того, чтобы поставить «седельное дело» на поток и получить возможность заменять безнадежно испорченные седла, без станка не обойтись.
Станки для комплексного ремонта головок блока выпускают американская SUNNEN, французская SERDI, итальянская BERCO и некоторые другие фирмы. Такие станки обычно имеют автоматическую настройку — взаимную выверку положения головки блока и режущего инструмента. К станкам, как правило, предлагается оснастка, позволяющая производить самые разные работы с головкой: переточку и смену седел, разворачивание и замену втулок и так далее.
При выборе станка для ремонта седел необходимо исходить из его функциональных возможностей, комплектации оснасткой и инструментом и, конечно же, стоимости. Покупая столь дорогое оборудование, хочется получить при высокой производительности и максимально возможное качество работы.
Основным фактором, обеспечивающим высокое качество обработки, является базирование шпинделя с режущим инструментом относительно оси втулки клапана. Отличительной особенностью машин SERDI для комплексного ремонта головок является наличие патентованной системы автоматического центрирования шпинделя за счет применения двух или трех воздушных подушек. Они обеспечивают свободу перемещения шпинделя во всех плоскостях в момент базирования режущей головки. После самоустановки шпинделя воздушные подушки отключаются, и система становится абсолютно жесткой за счет применения специальных фиксирующих элементов конструкции станка.
Кроме того, станок SERDI имеет встроенный мотор-редуктор непосредственно в шпинделе станка, что позволяет еще больше увеличить точность базирования обрабатывающего инструмента. Обработка седла производится профильным резцом, одновременно создающим сразу все три фаски седла, что ускоряет проведение работ. Контрольно-измерительное оборудование, входящее в комплект станка, обеспечивает обработку всех седел головки блока на одном уровне. То есть гарантируется одинаковая степень сжатия во всех цилиндрах.
Остается только добавить, что в «конюшне Феррари» «Формулы-1» для обработки седел двигателей болидов используется станок SERDI.

СЕДЛО КАК СРЕДСТВО ОМОЛОЖЕНИЯ
Надев на старую лошадь новое седло, моложе ее не сделаешь. Головку блока же, посредством установки нового седла, можно омолодить весьма радикально.
При ремонте головок блока часто встречаются чрезмерный износ седел или их серьезные повреждения в результате аварийных ситуаций (например, при разрушении клапана). Для восстановления головки блока в таких случаях уже недостаточно простой переточки седел, а требуется их замена. Эта операция возможна только на станочном оборудовании.
Старое седло вырезается специальным резцом. Затем, после удаления остатков седла, на этом же станке растачивается посадочное место под новое седло.
Новое седло, пока еще просто болванка, изготавливается на токарном станке из специального высокопрочного чугуна. При этом внешний диаметр седла на 0,12 мм (для алюминиевых головок) и на 0,08 мм (для чугунных головок) должен превышать диаметр посадочного места в головке блока.
Затем болванка запрессовывается в посадочное место. Если головка блока алюминиевая, то она равномерно нагревается в термошкафу до ~1000 C, аналогично тому, как это делается при установке направляющих втулок. Для запрессовки используется специальная оправка со стержнем-пилотом для центрирования седла по направляющей втулке клапана. Такая оправка исключает перекосы при запрессовке седла. Оправка и седло охлаждаются жидким азотом. После охлаждения седло устанавливается в головку блока, причем для этого достаточно легких постукиваний молотком по оправке.
Далее в работу вступает станок. На нем болванка превращается в седло со всеми необходимыми фасками нужной конфигурации. После установки седло обрабатывается на станке для получения всех необходимых фасок. После обработки седла его можно проверить на биение на том же станке с помощью специальной оснастки, приобретаемой отдельно. На станке SERDI пару «седло-клапан» можно проверить вакуум-тестером, который входит в его комплектацию.
В заключение осталось дать маленький совет.
Самое главное — это не забывать старую истину: семь раз примерь - один раз отрежь. Станочное оборудование для ремонта головок блока стоит дорого и окупается только при больших объемах работ. И если нет уверенности в предстоящих заказах, то, вероятно, лучше остановиться на ручном оборудовании для ремонта седел клапанов.

Благодарим за консультации и помощь в подготовке материала компанию «Мотортехнология» (Москва)

 
Rambler's Top100