Коленчатый вал (коленвал) — важный узел в составе кривошипно-шатунного механизма автомобиля. Его функция заключается в том, чтобы воспринимать возвратно-поступательное движение поршней и преобразовывать его в крутящий момент, обеспечивая таким образом плавную работу двигателя. Конструктивно состоит из нескольких коренных и шатунных шеек, соединенных между собой щеками. По мере износа вал перешлифовывают на ремонтные размеры, что соответственно меняет и размеры шеек коленвала. Обычно предусматривается до 6 ремонтных размеров, советские стандарты допускали 8 для ряда моделей.

Когда требуются ремонтные размеры коленвалов

Место перехода от коренной или шатунной шейки к щеке испытывает наибольшие нагрузки в конструкции коленвала, а потому износ в этом месте наиболее велик. По мере эксплуатации мотора на шейках появляются задиры и трещины, которые приводят к нарушению геометрии вала и должны быть устранены как можно скорее. Устраняются они шлифованием. Для того чтобы двигатель работал сбалансированно и без лишней вибрации, новые размеры коренных и шатунных шеек коленвала должны быть точно подогнаны к валу и друг другу. Делается это при помощи специальных вкладышей. Для удобства автомехаников диаметры шеек и толщина вкладышей были стандартизированы для каждой модели автомобиля.

Таким образом, ремонтные размеры требуются при каждой шлифовке коленвала. Определяются они в зависимости от метода обработки вала. В ходе производства каждый вал проходит несколько этапов закалки, повышающих прочность и износостойкость его поверхности. Чаще всего используется термическая обработка, но в ряде случаев для усиления прочности воздействие высоких и низких температур сочетают с химическим (закалка ТВЧ, азотирование, закалка поверхностного слоя). В результате достигается достаточная глубина закалённого слоя, чтобы шейки вала можно было шлифовать 4–6 раз без потери рабочих качеств вала.

Важно знать, что валы, закаленные методом азотирования, не подлежат шлифовке.

Конструкция коленвала:

  1. Коренная шейка — опорная часть вала. Находится в картере двигателя и опирается на коренной подшипник.
  2. Шатунная шейка соединяет вал с шатунами и одновременно обеспечивает поступление к ним смазки через специальные каналы.
  3. Щёки — детали, соединяющие коренные и шатунные шейки.
  4. Передняя выходная часть вала или носок — место крепления зубчатого колеса или шкива отбора мощности для привода ГРМ.
  5. Задняя выходная часть вала или хвостовик — место крепления маховика или шестернёй отбора мощности.
  6. Противовесы — конструктивно являются продолжением щек и снимают часть нагрузки с коренных подшипников.

Как узнать размеры коленвалов

Существуют специальные таблицы, где можно узнать размеры коленвалов для конкретной модели автомобиля или техники. Такие таблицы есть для всех видов транспортных и технических средств, на которых установлен двигатель внутреннего сгорания. Размеры вкладышей, имеющихся в продаже, соответствуют этим размерам.

Например, для Opel Kadett 1,3S стандартные размеры коренных шеек составляют 54,972–54,985 мм, при шлифовке на глубину 0,25 мм – 54,722 – 54,735 мм, при шлифовке на 0,5 мм – 54,472 – 54,485. Размеры шатунных шеек, соответственно, составляют 42,971 – 42,987 в стандартном (нулевом) варианте, 42,721 – 42,737 при шлифовке на 0,25 мм и 42,471 – 42,787 при глубине обработки 0,5 мм. Для автомобиля ВАЗ-2108 стандартный диаметр составит уже 50,779–50,819 мм, а ремонтных размеров предусмотрено четыре: 50,549–50,569, 50,229–50,319, 50,049–50,069 и 49,799–49,819.

Как правило, при первом ремонте шейку шлифуют на глубину около 0,25 мм. Следующие размеры располагаются друг от друга на таком же расстоянии: 0,5, 0,75 и 1 мм. Для ряда моделей также возможны шаги в 0,125 мм. Таблицы допускают шлифовку ещё на два размера, 1,25 и 1,5 мм, однако такая обработка чревата разрушения вала в процессе работы. По этой причине в магазинах размеры вкладышей 1,25 и 1,5 представлены редко. При значительном износе иногда перешлифовывают «через размер», т. е. уменьшают диаметр сразу на два размера.

Ремонт коленчатых валов

Шлифовка коленвала выполняется на вращающемся наждачным круге. В процессе работы вал поворачивают вокруг осей базирования то коренных, то шатунных шеек. Также необходимо следить за соблюдением межцентрового состояния и крайне бережно отнестись к сохранению форме галтелей, иначе ремонт может только ускорить разрушение коленчатого вала.

После шлифовки вал необходимо динамически отбалансировать в сборе с маховиком, чтобы избежать вибрации в отремонтированном двигателе. Однако на практике это условие редко выполняется, особенно при индивидуальном ремонте.

В некоторых случаях устранить повреждения шеек шлифованием невозможно. Тогда можно рассмотреть вариант наплавке или напыления (в том числе — плазменного) с последующим шлифованием под нулевой (номинальный) размер. В зависимости от наплавляемого материала прочность шейки может даже повыситься по сравнению с заводскими значениями. На финальной стадии обработки шейки полируют и подвергают финишированию до получения оптимальной степени шероховатости.

Важно учитывать, что размеры шеек одного типа обязательно должны совпадать. Разные типы же могут иметь разные диаметры. Например, коренные могут быть второго ремонтного размера, а шатунные – третьего. Исключение – ситуации полевого ремонта, при котором шейки могут вообще не иметь стандартного ремонтного размера.

Также необходимо отметить, что специфика нагрузок, приходящихся на коленвал, часто вызывает его поломку. Чаще всего это случается из-за увеличения зазоров с вкладышем, что влечет за собой ухудшение смазки. Сломанный коленвал не ремонтопригоден и подлежит замене.

Заключение

Шейка коленвала испытывает основные нагрузки при работе двигателя, поэтому состояние этой детали должно регулярно проверяться. Ее повышенный износ приводит к появлению дополнительных вибраций в двигателе и может, в конечном счете, вызвать поломку коленвала. При должном опыте и наличии оборудования можно выполнить шлифовку самостоятельно, однако большинство владельцев легковых машин предпочитает поручить эту работу профессионалам.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Номинальные, ремонтные и допустимые без ремонта размеры коленчатого вала

Размеры коренных и шатунных шеек коленвала.

Марка ДВС

Шейка вала

Стандарт

P1

P2

P3

P4

P5

P6

Твер.

шеек

Радиус кривошипа

ЯМЗ – 236, ЯМЗ – 238.

Кор.

110,00-0,015

109,75-0,015

109,50-0,015

109,25-0,015

109,00-0,015

108,75-0,015

108,50-0,015

45

70,00

+ — 0,12

Шат.

88,00-0,015

87,75-0,015

87,50-0,015

87,25-0,015

87,00-0,015

86,75-0,015

86,50-0,015

ЯМЗ-7511

Кор.

110,00-0,022

109,75-0,022

109,50-0,022

Шат.

88,00-0,022

87,50-0,022

87,25-0,022

ЯМЗ — 650

Кор.

101,966-0,022

101,716-0,022

101,466-0,022

101,216-0,022

100,966-0,022

Шат.

76,96-0,022

76,71-0,022

76,46-0,022

76,21-0,022

75,96-0,022

ЯМЗ-240БМ

Кор.

45

70,00

+ — 0,12

Шат.

88,00

-0,015

87,75

-0,015

87,50

-0,015

87,25

-0,015

87,00

-0,015

86,75

-0,015

86,50

-0,015

ЯМЗ-8421,

8423,8481,8482

Кор.

248-286 НВ

70,00

+ — 0,12

Шат.

90,00

-0,015

89,95

-0,015

89,75

-0,015

89,50

-0,015

КамАЗ 740

Кор.

95,00

-0,015

94,50

-0,015

94,00

-0,015

93,50

-0,015

93,00

-0,015

HV 600

60.00

+- 0.05

Шат.

80,00

-0,013

79,50

-0,013

79,00

-0,013

79,60

-0,013

78,00

-0,013

Размеры коренных и шатунных шеек коленвала.

Марка ДВС

Шейка вала

Н1

Н2

P1

P2

P3

P4

P5

P6

Твер.

шеек

Радиус кривошипа

А-01, А-41.

Кор.

105,00-0,023

104,75-0,023

104,50-0,023

104,25-0,023

104,00-0,023

103,75-0,023

52

70,00

+-0,10

Шат.

88,00-0,023

87,75-0,023

87,50-0,023

87,25-0,023

87,00-0,023

86,75-0,023

Д-160,

Д-108

Кор.

95,21

-0,022

94,96-0,022

94,46-0,022

93,96-0,022

93,46-0,022

92,96-0,022

48

102,5

+- 0,15

Шат.

92,21-0,022

91,96-0,022

91,21

-0,022

90,46-0,022

89,71-0,022

88,96-0,022

Д-240 (МТЗ)

Д-245 (Бычек)

Д-248, Д-50

Кор.

75,25

-0,082

-0,101

75,00

-0,082

-0,101

74,50-0,082

-0,101

74,00-0,082

-0,101

73,50-0,082

-0,101

73,00-0,082

-0,101

46

62,50

+-0,04

Шат.

68,25 — 0,077

— 0,096

68,00 — 0,077

— 0,096

67,50 — 0,077

— 0,096

67,00 — 0,077

— 0,096

66,50 — 0,077

— 0,096

66,00 — 0,077

— 0,096

Д-260

Кор.

85,25-0,085

-0,104

85,00-0,085

-0,104

84,50-0,085

-0,104

84,00-0,085

-0,104

83,50-0,085

-0,104

83,00-0,085

-0,104

Шат.

73,00-0,100

-0,119

72,75-0,100

-0,119

72,25-0,100

-0,119

71,75-0,100

-0,119

71,25-0,100

-0,119

70,75-0,100

-0,119

Д21А,120,130

Д-144,145

,37Е

Кор.

70,25-0,065

-0,085

70,00-0,065

-0,085

69,50-0,065

-0,085

69,00-0,065

-0,085

68,50-0,065

-0,085

68,00-0,065

-0,085

45

60,00

+-0,04

Шат.

65,25-0,060

-0,080

65,00-0,060

-0,080

64,50-0,060

-0,080

64,00-0,060

-0,080

63,50-0,060

-0,080

63,00-0,060

-0,080

Размеры коренных и шатунных шеек коленвала.

Марка ДВС

Шейка вала

Н1

Н2

P1

P2

P3

P4

P5

P6

Твер.

шеек

Радиус кривошипа

СМД-14, 24

Кор.

88,25

-0,100

-0,115

88,00

-0,100

-0,115

87,50

-0,100

-0,115

87,00

-0,100

-0,115

86,50

-0,100

-0,115

86,00

-0,100

-0,115

45

70.00

+0,02

— 0,10

Шат.

78,25

-0,095

-0,110

78,00

-0,095

-0,110

77,50

-0,095

-0,110

77,00

-0,095

-0,110

76,50

-0,095

-0,110

76,00

-0,095

-0,110

СМД-18

Кор.

92,25

-0,020

92,00

-0,020

91,50

-0,020

91,00

-0,020

90,50-0,020

90,00

-0,020

Шат.

78,25

-0,095

-0,110

78,00

-0,095

-0,110

77,50

-0,095

-0,110

77,00

-0,095

-0,110

76,50

-0,095

-0,110

76,00

-0,095

-0,110

СМД-60,73

Кор.

92,25

-0,015

92,00

-0,015

91,50

-0,015

91,00

-0,015

90,50

-0,015

90,00

-0,015

52

57,5

-0,06

Шат.

85,25

-0,015

85,00

-0,015

84,50

-0,015

84,00

-0,015

83,50

-0,015

83,00

-0,015

Д-40,48.

Кор.

85,17

-0,022

84,92

-0,022

84,42

-0,022

83,92

-0,022

83,42

-0,022

82,92

-0,022

Шат.

75,175

-0,019

74,925

-0,019

74,175

-0,019

73,425

-0,019

72,675

-0,019

71,925

-0,019

Д-65,РМ-80,(-120)

Кор.

89,13

-0,022

88,88

-0,022

88,38

-0,022

87,88

-0,022

87,38

-0,022

86,88

-0,022

46

62.50

+- 0.04

Шат.

75,175

-0,019

74,925

-0,019

74,425

-0,019

73,925

-0,019

73,425

-0,019

72,925

-0,019

Размеры коренных и шатунных шеек коленвала.

Снимаем крышку шатуна вместе с вкладышем

Отсоединяем от коленвала остальные шатуны и сдвигаем их вверх

Вынимаем вкладыши из шатунов и их крышек.

Торцовым ключом на 17 мм ослабляем болты крепления крышек коренных подшипников коленвала

Отвернув два болта, снимаем крышку заднего коренного подшипника. В проточках задней опоры коленчатого вала установлены два упорных полукольца. Переднее кольцо А — сталеалюминевое, а заднее Б — металлокерамическое. Кольца можно вынуть, нажав на их торцы тонкой отверткой.

Отворачиваем болты остальных крышек коренных подшипников, удерживая коленчатый вал от падения. Снимаем поочередно крышки и вынимаем коленвал из картера двигателя. Все вкладыши крышек (кроме третьей), установленные в постелях коренных подшипников, имеют проточку. На крышках коренных подшипников выполнены метки, соответствующие их порядковому номеру (отсчет от носка коленчатого вала), обращенные к левой стороне блока цилиндров. На пятой крышке выполнены две метки, разнесенные по краям.

Для замены вынимаем вкладыши коренных подшипников коленвала из блока цилиндров и крышек. Если износ или овальность больше 0,03 мм, то шейки коленвала необходимо прошлифовать в специализированной мастерской, где имеется в наличии необходимое оборудование (там же необходимо проверить осевое биение основных поверхностей коленчатого вала). После шлифовки коленвала, повторно измеряем диаметры шеек коленвала для определения ремонтного размера вкладышей.

Микрометром измеряем диаметры коренных и шатунных шеек коленвала и сравниваем с данными, приведенными в таблице.

Основные размеры шатунных и коренных шеек коленчатого вала и их галтелей

Установка коленвала на автомобиль

  1. Промываем коленвал в керосине и продуваем сжатым воздухом его внутренние полости. Устанавливаем новые вкладыши коренных подшипников коленвала номинального или ремонтного размера. На наружной цилиндрической поверхности вкладышей выбиты цифры, указывающие ремонтный размер: 025 — первый ремонтный, под шейку коленвала, уменьшенную по диаметру на 0,25 мм. Соответственно при втором, третьем и четвертом ремонтных размерах будут значения: 050, 075, 100. Отличить шатунные вкладыши от коренных просто. На верхних коренных вкладышах (кроме среднего) выполнены кольцевые канавки. Кроме того, вкладыши коленвала средней опоры шире остальных. Шатунные вкладыши коленвала все одинаковые и взаимозаменяемые, диаметр шатунных вкладышей меньше диаметра коренных. Для увеличения площади контакта на шатунных вкладышах нет кольцевых канавок
  2. Устанавливаем в проточки постели пятого коренного подшипника упорные полукольца канавками к коленвалу. Полукольца изготавливаются нормальной толщины (2,310—2,360 мм) и увеличенной (2,437—2,487 мм)
  3. Проверяем осевой зазор между упорными полукольцами и упорными поверхностями коленвала, который должен быть в пределах 0,06—0,26 мм. Если зазор превышает максимально допустимый (0,35 мм), заменяем упорные полукольца новыми, увеличенными на 0,127 мм.
  4. Смазываем шатунные и коренные шейки коленвала моторным маслом и устанавливаем коленчатый вал в блок цилиндров
  5. В соответствии с метками устанавливаем крышки коренных подшипников и затягиваем болты их крепления моментом 68,4—84,3 Нм. Проверяем свободное вращение коленвала
  6. Устанавливаем на коленвал шатуны с вкладышами и крышками. Затягиваем гайки креплений моментом 43,4—53,5 Н-м.
  7. Устанавливаем на автомобиль поддон картера двигателя
  8. Устанавливаем на блок цилиндров держатель с сальником
  9. Установка остальных снятых деталей на автомобиль выполняется в обратной последовательности
  10. Регулируем натяжение цепи грм
  11. Регулируем натяжение ремня привода генератора
  12. На карбюраторном двигателе автомобиля проверяем и при необходимости регулируем угол опережения зажигания

Очистка каналов системы смазки

Для очистки удалите заглушки каналов. Затем прогоните гнезда заглушек зенкером А.94016/10, надетым на шпиндель А.94016, тщательно промойте каналы бензином и продуйте сжатым воздухом.

Оправкой А.86010 запрессуйте новые заглушки и для большей надежности зачеканьте каждую заглушку в 3-х точках кернером.

Коренные и шатунные шейки

Допустимые биения основных поверхностей коленчатого вала

Проверка. Установите коленчатый вал на две призмы и проверьте индикатором:

— биение коренных шеек (максимально допустимое 0,03 мм);

— биение посадочных поверхностей под звездочку и подшипник первичного вала коробки передач; максимально допустимое 0,04 мм;

— смещение осей шатунных шеек от плоскости, проходящей через оси шатунных и коренных шеек (максимально допустимое ±0,35 мм);

— неперпендикулярность по отношению к оси коленчатого вала торцевой поверхности фланца. При проворачивании вала, индикатор, установленный сбоку, на расстоянии 34 мм от оси вала, не должен показывать биения более 0,025 мм.

На коренных, шатунных шейках и на щеках коленчатого вала трещины не допускаются. Если они обнаружены, замените вал.

На поверхностях коленчатого вала, сопрягаемых с рабочими кромками сальников, не допускаются царапины, забоины и риски.

Измерьте диаметры коренных и шатунных шеек. Шейки следует шлифовать, если их износ больше 0,03 мм или овальность шеек больше 0,03 мм, а также если на шейках есть задиры и риски.

Шлифование шеек. Коренные и шатунные шейки шлифуйте, уменьшая на 0,25 мм так, чтобы получить, в зависимости от степени износа, диаметры, соответствующие значениям, приведенным в таблице и радиусы галтелей шеек, как указано на первом рисунке.

Диаметры шатунных и коренных шеек коленчатого вала

номинальный размер (мм) ремонтные (уменьшенные) размеры (мм)
025 050 075 100
шатунные шейки коленчатого вала
47,814 47,564 47,314 47,064 46,814
47,834 47,584 47,334 47,084 46,834
коренные шейки коленчатого вала
50,775 50,525 50,275 50,025 49,775
50,795 50,545 50,295 50,045 49,795

Вкладыши коренных подшипников

На вкладышах не производите никаких подгоночных операций. При задирах, рисках или отклонениях антифрикционного слоя замените вкладыши.

Проверьте зазор между вкладышами и шейками коленчатого вала:

— расположите отрезок калиброванной пластмассовой проволоки на проверяемой шейке;

— установите крышки с коренными вкладышами и затяните крепежные болты крышек моментом 80, 4 Н·м (8,2 кгс·м).

Определение зазора по шкале

1 — шкала; 2 — калиброванная проволока

— снимите крышки и по величине сплющивания проволоки по шкале упаковки определите величину зазора.

Зазор между шейками коленчатого вала и вкладышами можно также определить расчетом, измерив диаметры коренных шеек, постелей под вкладыши и толщину вкладышей.

Номинальный расчетный зазор составляет 0,050–0,095 мм. Если он меньше предельного (0,15 мм), то можно снова использовать эти вкладыши. При зазоре большем предельного замените на этих шейках вкладыши новыми. Если шейки коленчатого вала изношены и шлифуются до ремонтного размера, то замените вкладыши ремонтными (увеличенной толщины, см. табл.).

Толщина вкладышей коренных подшипников, мм

Номинальная Увеличенная (ремонтная)
0,25 0,50 0,75 1,0
1,824 1,949 2,074 2,199 2,324
1,831 1,956 2,081 2,206 2,331

Признаком правильности сборки и сопряжения шеек с вкладышами является свободное вращение коленчатого вала.

Цифры 0,25; 0,50 и т. д. указывают величину уменьшения диаметра шеек коленчатого вала после шлифования.