23 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Моменты затяжки шатунных болтов

О затяжке шатунных болтов.

aleksey55

Завсегдатай

Немного о шатунных болтах, а точнее, о моменте затяжки этих болтов.
Тех, которые Приора, и на которых написано КХ1 120.

Мануал говорит, что затягивать их следует 20 Нм,
плюс доворот 135 гр.
Интернет говорит, что с таким доворотом эти болты или обрываются, или плывут до неприличия.

Маленькое отступление:
кто-нибудь тянет ГБЦ по мануалу 20 — 80 +90 +90 ?
С такими доворотами болтам гарантированно приходит этот, как его…

Более-менее подробной информации я не нашел,
кроме как «затянул в 35 и катаюсь…».
Пришлось самому досконально изучить этот вопрос.
И теперь предоставляю вам самую достоверную информацию, которую получил сам, своими руками и глазами.

Я разобрал восемь шатунов,
Четыре из которых новые 21179, купленные в Мета-S,
И четыре из мотора 21126, в который еще никто не лазил.
Все болты открутились со щелчком при 50 – 60 Нм (прилипли).
Но если затянуть их обратно по меткам, то момент при этом составил 40 – 45 Нм.

Теперь шатуны вытащены из мотора и у нас в руках.

Шатун без вкладышей:
Ставим на него крышку, вкручиваем болты руками, поправляем крышку, чтоб нашла свое место.
Затягиваем болты 20 – 30 Нм, чтобы крышка «прилипла» к своему месту.
Отпускам болты совсем.
Теперь закручиваем их от руки до упора и ставим метку.
От этого места до нужной затяжки 135 градусов.
Протягиваем 20 Нм, теперь до расчетной затяжки остается 80 градусов.
Дырка в нижней головке при этом на 0,08 – 0,10 мм больше, чем должна быть.
Протягиваем до расчетной точки, момент при этом составляет 40 – 45 Нм,
дырка в нижней головке принимает свой правильный размер (46,60 – 46,61 для шатуна 21179)

Шатун с вкладышами:
Закручиваем руками, поправляем, подтягиваем руками, затягиваем в 20 – 30 Нм и аккуратно отпускаем, чтобы крышка не «отлипла» от шатуна.
Закручиваем от руки.
От этого места до расчетного 180 градусов.
Протягиваем 20 Нм.
При этой затяжке вкладыши уже обжаты,
и до расчетной точки остается 80 градусов.
Когда докрутите до нее, усилие составит 40 – 45 Нм.

Может быть у кого-то есть другое понимание этого действа,
но я думаю, что это правильно,
потому что так закручивает изготовитель.

Все болты при всех этих манипуляциях не вытянулись нисколько.
По крайней мере они свободно от руки закручивается на всю длину в шатун без крышки и даже имеют зазор в резьбе, т.е. шаг резьбы на болтах не изменился,
а длина как была 53,1 — 53,2 мм (со шляпкой), так и осталась.

Как и с каким усилием затягивать шатунные и коренные вкладыши

Двигатель внутреннего сгорания конструктивно имеет большое количество сопряженных деталей, которые во время работы ДВС испытывают значительные нагрузки. По указанной причине сборка мотора является ответственной и сложной операцией, для успешного выполнения которой следует соблюдать технологический процесс. От надежности фиксации и точности прилегания отдельных элементов напрямую зависит работоспособность всего силового агрегата. По этой причине важным моментом является точная реализация расчетных сопряжений между привалочными поверхностями или парами трения. В первом случае речь идет о креплении головки блока цилиндров к блоку цилиндров, так как болты ГБЦ необходимо протягивать со строго определенным усилием и в четко обозначенной последовательности.

Что касается нагруженных трущихся пар, повышенные требования выдвигаются к фиксации шатунных и коренных подшипников скольжения (коренные и шатунные вкладыши). После ремонта двигателя в процессе последующей сборки силового агрегата очень важно соблюдать правильный момент затяжки коренных и шатунных вкладышей двигателя. В этой статье мы рассмотрим, почему необходимо затягивать вкладыши со строго определенным усилием, а также ответим на вопрос, какой момент затяжки коренных и шатунных вкладышей.

Что такое подшипники скольжения

Для лучшего понимания того, почему вкладыши в двигателе нужно затягивать с определенным моментом, давайте взглянем на функции и назначение указанных элементов. Начнем с того, что указанные подшипники скольжения взаимодействуют с одной из самых важных деталей любого ДВС — коленчатым валом. Если коротко, возвратно-поступательное движение поршня в цилиндре преобразуется во вращательное движение именно благодаря шатунам и коленвалу. В результате появляется крутящий момент, который в итоге передается на колеса автомашины.

Коленчатый вал вращается постоянно, имеет сложную форму, испытывает значительные нагрузки и является дорогостоящей деталью. Для максимального увеличения срока службы элемента в конструкции КШМ применяются шатунные и коренные вкладыши. С учетом того, что коленвал вращается, а также ряда других особенностей, для данной детали создаются такие условия, которые минимизируют износ.

Для изготовления вкладышей используются более мягкие материалы по сравнению с теми, из которых изготовлен сам коленвал. Также вкладыши дополнительно покрывают антифрикционным слоем. В место, где вкладыш сопряжен с шейкой коленвала, под давлением подается смазочный материал (моторное масло). Указанное давление обеспечивает маслонасос системы смазки двигателя. При этом особенно важно, чтобы между шейкой коленвала и подшипником скольжения был необходимый зазор. От величины зазора будет зависеть качество смазывания трущейся пары, а также показатель давления моторного масла в смазочной системе двигателя. Если зазор будет увеличен, тогда происходит снижение давления смазки. В результате происходит быстрый износ шеек коленвала, а также страдают другие нагруженные узлы в устройстве ДВС. Параллельно с этим в двигателе появляется стук.

Добавим, что низкий показатель давления масла (в случае отсутствия других причин) является признаком того, что нужно шлифовать коленвал, а сами вкладыши двигателя необходимо менять с учетом ремонтного размера. Для ремонтных вкладышей предусмотрено увеличение толщины на величину 0.25 мм. Как правило, ремонтных размеров 4. Это значит, что диаметр ремонтного вкладыша в последнем размере будет на 1 мм. меньше по сравнению со стандартным.

Сами подшипники скольжения состоят из двух половин, в которых выполнены специальные замки для правильной установки. Главной задачей является то, чтобы между шейкой вала и вкладышем образовался зазор, который рекомендуется изготовителем двигателя.

Как правило, для замеров шейки используется микрометр, внутренний диаметр шатунных вкладышей промеряется нутромером после сборки на шатуне. Также для замеров можно использовать контрольные полосы бумаги, используется медная фольга или контрольная пластиковая проволока. Зазор на минимальной отметке для трущихся пар должен быть 0. 025 мм. Увеличение зазора до показателя 0.08 мм является поводом к тому, чтобы расточить коленвал до следующего ремонтного размера

Отметим, что в некоторых случаях вкладыши просто меняются на новые без расточки шеек коленвала. Другими словами, удается обойтись только заменой вкладышей и получить нужный зазор без шлифовки. Обратите внимание, опытные специалисты не рекомендуют такой вид ремонта. Дело в том, что ресурс деталей в месте сопряжения сильно сокращается даже при учете того, что зазор в трущейся паре соответствует норме. Причиной считаются микродефекты, которые все равно остаются на поверхности шейки вала в случае отказа от шлифовки.

Как затягивать коренные вкладыши и вкладыши шатунов

Итак, с учетом вышесказанного становится понятно, что момент затяжки коренных и шатунных вкладышей крайне важен. Теперь перейдем к самому процессу сборки.

  1. Прежде всего, в постели коренных шеек устанавливаются коренные вкладыши. Необходимо учитывать, что средний вкладыш отличается от других. Перед установкой подшипников удаляется смазка-консервант, после чего на поверхность наносится немного моторного масла. После этого ставятся крышки постелей, после чего осуществляется затяжка. Момент затяжки должен быть таким, который рекомендован для конкретной модели силового агрегата. Например, для моторов на модели ВАЗ 2108 этот показатель может быть от 68 до 84 Н·м.
  2. Далее производится установка вкладышей шатунов. Во время сборки необходимо точно установить крышки на места. Указанные крышки промаркированы, то есть их произвольная установка не допускается. Момент затяжки шатунных вкладышей немного меньше по сравнению с коренными (показатель находится в рамках от 43 до 53 Н·м). Для Lada Priora коренные вкладыши затягиваются с усилием 68.31-84.38, а шатунные подшипники имеют момент затяжки 43.3-53.5.
Читать еще:  Детское кресло Chicco в городе Москва

Подведем итоги

Хотя момент затяжки крышек коренных и шатунных подшипников является важным параметром, достаточно часто в общем техническом руководстве по эксплуатации конкретного ТС величина момента не указывается. По этой причине следует отдельно искать необходимые данные в спецлитературе по ремонту и обслуживанию того или иного типа ДВС. Это нужно сделать перед установкой, что позволит выполнить ремонтные работы правильно, а также избежать возможных последствий.

По этой причине затяжка производится при помощи динамометрического ключа и с учетом точно определенного усилия. Не стоит забывать и о том, что момент затяжки болтов крышек шатунных и коренных вкладышей несколько отличается.

Почему проворачивает вкладыши коленвала: основные причины. Что делать, если провернуло шатунный влкадыш, как правильно менять вкладыши шатунов.

Появление стуков на разных режимах работы дизеля. Диагностика неисправностей. Характер стуков кривошипно-шатунного механизма, ГРМ, топливной аппаратуры.

Когда необходимо растачивать коленчатый вал двигателя, для чего нужна расточка коленвала. Как растачивается коленвал, особенности подбора вкладышей.

Что следует понимать под определением «стуканул двигатель». Почему мотор начинает стучать. В каких случаях стук в двигателе указывает на поломку ДВС.

Стоит ли делать чип-тюнинг двигателя серийного автомобиля: преимущества и недостатки таких доработок. Ресурс и обслуживание двигателя после чиповки, советы.

Назначение и устройство коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания.

Моменты затяжки шатунных болтов

Серийно устанавливаются классифицированные вкладыши шатунных подшипников с «желтой и зеленой » цветовой маркировкой.

При замене вкладышей шатунного подшипника существует классификация.

Вкладыши (1) шатунного подшипника с «синей» цветовой маркировкой устанавливаются в шатун сверху.

Вкладыши (2) шатунного подшипника с «красной» цветовой маркировкой устанавливаются в шатун снизу.

Слегка смазать моторным маслом поршни и поршневые кольца.

Расположить замки поршневых колец в разные стороны под углом прим. 120Аотносительно друг друга, при этом стык колец не должен находиться над бобышками.

Сжать поршневые кольца с помощью приспособления 11 9 120 .

Вставить поршни так, чтобы стрелка на головке показывала в сторону привода распредвалов.

Опасность поломки поршневых колец.

Устанавливать поршни следует только нажатием пальца руки, не вбивать!

Шатунные болты (B) изготавливаются из материала, который достигает максимальной прочности на растяжение только после трехкратного затягивания.

Шатунные болты (B) должны быть затянуты не менее трех раз, но не более пяти.

Необходимо точно соблюдать указанный далее порядок затяжки.

Ошибка при замене шатунов, шатунных болтов и в порядке затяжки ведет к необратимым повреждениям двигателя.

Установить поршни в положение НМТ.

Установить приспособление 00 2 590 (Plastigage тип PG 1) на очищенный от масла коленчатый вал.

Если был установлен новый комплект шатунов:

Вставить шатунные болты, используемые в новом комплекте шатунов.

Если были установлены уже бывшие в эксплуатации шатуны:

Вставить новые шатунные болты.

Не допускать проворачивания шатуна и коленвала.

Первое затягивание шатунных болтов:

Затянуть шатунные болты с помощью приспособления 00 9 120 .

Предварительный момент затяжки 5 Нм

Момент затяжки 30 Нм

Угол затяжки 105А

Измерить зазор в подшипнике по ширине сплющенной пластмассовой калиброванной проволоки, воспользовавшись для этого измерительной шкалой (для калиброванной проволоки).

Зазор между вкладышами и шейкой коленчатого вала:0,030-0,070 мм

Смазать коленчатый вал и вкладыши подшипников моторным маслом

Установить крышки подшипников таким образом, чтобы совпал номер подбора в пару.

Вставить шатунные болты, стоявшие при зазоре в подшипнике.

Второе затягивание шатунных болтов:

Затянуть шатунные болты с помощью приспособления 00 9 120 .

Предварительный момент затяжки 5 Нм

Момент затяжки 30 Нм

Угол затяжки 105А

Следующий этап работы различен при новом комплекте шатунов и замене только шатунных болтов.

Если был установлен новый комплект шатунов:

Шатунные болты больше затягивать, так как они уже затягивались трижды при обработке шатунов и достигли максимальной прочности.

Если шатуны используются повторно и заменены только шатунные болты:

Шатунные болты нужно еще раз ослабить и затянув в третий раз довести их до максимальной прочности на растяжение.

Если шатунные болты были затянуты более пяти раз, это ведет к необратимым повреждениям двигателя.

При необходимости ослабить шатунные болты прим. на один оборот.

Третье затягивание шатунных болтов:

Моменты затяжки соединений дизеля КАМАЗ 740.11-240, 740.13-260, 740.14-300, 740.30-260, 740.50-360, 740.51-320

Наименование

Болты крепления 740.1005157-02 крышек коренных подшипников (вертикальные) коленчатого вала

Резьба на болтах должна быть смазана моторным маслом, избыток масла должен быть удален.

Затяжку производить, от средней опоры к крайним начиная с правого ряда в 2 приема:

— предварительно с крутящим моментом 95-120 Нм (9,6-12 кгс-м);

— окончательно крутящим моментом 275-295 Нм (28-30 кгс-м).

Стяжные болты 7482.1005158, 7482.1005159 крышек подшипников коленчатого вала

Резьба в отверстиях крышки и на болтах должна быть смазана моторным маслом, избыток масла должен быть удален.

Затянуть с моментом 147-167 Нм (15-17 кгс-м).

Болты крепления маховика

Перед вворачиванием резьба должна быть смазана тонким слоем графитовой смазки.

Затяжку производить последовательно в два приема (предварительно и окончательно), окончательно с крутящим моментом:

7406.1005127 — 245. 264 Нм (25. 27 кгс-м).

740.1005127-11 -167. 186 Нм (17. 19 кгс-м).

Болты крепления полумуфты отбора мощности и гасителя 740.21-1005106-10 или 740.1005106

Непосредственно перед сборкой нанести на 3-4 нитки резьбы болта герметик «Стопор-6» по ТУ 2257-003-25669359-98 или Унигерм 6 по ТУ 6-01-1285-84 с полным заполнением профиля резьбы методом окунания или кисточкой. Поверхность резьбы при этом должна быть чистой, без следов масла и коррозии.

Затянуть моментом 98-117,6 Нм (10-12 кгс-м).

Болт крепления крышки шатуна 740.1004062-11

Затяжку производить в 2 приема:

— предварительно с начальным крутящим моментом 76,5-80,4 Нм (7,8-8,2 кгс-м);

— окончательно, контролируя 2 параметра, угол поворота гайки, равный -50°±5° от положения после предварительной затяжки и величину момента 108-180 Нм (11-18,3 кгс-м). При этом, контроль угла поворота гайки является определяющим.

Допускается затяжка с крутящим моментом — 127,5-137,3 Нм (13-14 кгс-м).

Болты крепления передней крышки блока цилиндров:

— M10xl,25-6gxl20 49-60.8 Нм (5-6,2 кгс-м)

— M12xl,25-6gxl20 88.1-108 Нм (9-11 кгс-м)

Болты крепления головок цилиндров М16

Перед вворачиванием резьба болтов должна быть смазана тонким слоем графитовой смазки.

Болты затягивать в три приема:

-1 — прием 39-49 Нм (4-5 кгс-м)

— 2 — прием 98-127 Нм (10-13 кгс-м)

— 3 -прием 186. 206 Нм (19-21 кгс-м)

Болты крышек головок цилиндров М8

Болты крепления картера маховика М12:

Затягивать в два приема

— 1 — прием 50-70 Нм (5-7 кгс-м)

— 2 — прием 88-108 Нм (9-11 кгсм)

Болты крепления картера маховика М10:

Затягивать в два приема

-1 — прием 20-30 Нм (2-3 кгс-м)

— 2-прием 43,1-54,9 Нм (4,4-5,6 кгс-м)

Болты крепления оси ведущей шестерни привода распредвала М10

Затягивать в два приема, окончательно с моментом – 49-61 Нм (5-6,2 кгс-м)

Болты крепления масляного картера М8

Болты крепления выпускных коллекторов М10

Затягивать в два приема, окончательно с моментом – 43-55 Нм (4,4-5,6 кгс-м)

Болты крепления корпусов компрессоров М6

Болты крепления корпуса турбины М8

Болты крепления трубопровода подвода масла к турбокомпрессору М14

Болты крепления топливопровода низкого давления:

Затягивать с моментом

М14 – 39.2-49 Нм (4-5 кгс-м)

М12 – 34.3-49 Нм (3,5-5 кгс-м)

М10 – 19.6-24.5 Нм (2-2,5 кгс-м)

Болты крепления масляного насоса М10

Гайки крепления стоек коромысел М10

Гайки скобы крепления форсунки М10

Гайки крепления турбокомпрессоров M10

Гайки топливопроводов высокого давления

Гайки регулировочного винта коромысла М10

Пробки колпаков масляного фильтра

Гайки колпаков масляного фильтра

Сливная пробка картера масляного

Моменты затяжки шатунных болтов

Как известно, шатунные болты должны обеспечивать плотность стыка крышки с кривошипной головкой шатуна после установки подшипников скольжения. Разгрузка стыка приводит к обрыву шатунных болтов, что является одной из самых тяжелых аварий поршневого двигателя. Болты шатунов с прямым разъемом называются обычно закладными, так как они имеют головку фигурной формы, обеспечивающей фиксацию болта от проворачивания при завертывании гайки. Стержень закладного болта имеет точно обработанную направляющую часть (так называемый призонный участок), которая располагается в зоне стыка крышки с кривошипной головкой шатуна и предотвращает сдвиг крышки (рис. 1).

Рис. 1. Шатуны поршневых двигателей: а – с прямым разъемом; б – с косым разъемом

Читать еще:  Что такое радиальный что значит радиальный

Болты шатунов с косым разъемом ввертывают при сборке непосредственно в тело шатуна. Стержень шатуна не имеет направляющих поясков, а вся резьбовая часть должна быть углублена в тело шатуна. Таким образом, кривошипную головку шатуна с шатунным болтом можно рассматривать как обычное резьбовое соединение. Единственным затруднением при расчете является определение податливости стягиваемых соединений. Действительно, обычно в резьбовых соединениях стягиваемые детали свободны (статически определимые). В резьбовом соединении шатуна (рис. 1, а) стягиваемые левые части кривошипной головки и крышки связаны с правыми частями, поэтому при определении податливости этих участков неизбежно появляется погрешность. Действительно, при затяжке гайки в шатуне с прямым разъемом или при заворачивании болта в шатуне с косым разъемом (рис. 1) каждая из стягиваемых деталей деформируется как статически неопределимые системы, так как часть нагрузки воспринимают остальные части кривошипной головки. Кроме того, погрешность обусловлена также тем, что в данном соединении поперечного сечения стягиваемых деталей (в пределах так называемого «конуса давления» [2, 3]) настолько мала (рис. 1), что конус давления выходит за площади стягиваемых деталей. Поэтому теоретический расчет коэффициента основной нагрузки резьбового соединения χ должен быть проведен с учетом выше изложенных обстоятельств. По нашему мнению, наиболее правильный путь – экспериментальное определение χ для шатунов с прямым разъемом и расчетно-экспериментальное – для шатунов с косым разъемом. От обоснованного выбора усилия предварительной затяжки шатунных болтов зависит долговечность шатунной группы.

Во всех существующих в настоящее время учебниках, учебных пособиях [1, 2] усилие предварительной затяжки болта рекомендуется выбирать в 2…3 раза выше, чем сила инерции деталей, совершающих возвратно-поступательное движение, приходящаяся на один болт, которая разгружает стык. Тем не менее, для определения дополнительной силы, приходящейся на шатунный болт после его затяжки от общей силы, приложенной к шатуну, учитывают коэффициент основной нагрузки резьбового соединения χ [1–3]. Между тем возникает вопрос об усилиях предварительной затяжки шатунных болтов в шатунах с косым разъемом, в которых внешнее усилие, передающееся на кривошипную головку шатуна, распределяется неравномерно – большую нагрузку испытывает длинный болт (расположенный ниже оси кривошипной головки, перпендикулярной оси стержня [4]). Кроме того, чрезмерное увеличение усилия предварительной затяжки шатунных болтов приводит к деформации кривошипной головки, что может привести к снижению долговечности шатунов. Покажем, что при подходе к расчету усилия предварительной затяжки шатунных болтов, как обычного резьбового соединения, можно выбрать усилие предварительной затяжки шатунного болта с достаточным обоснованием и при заданном коэффициенте плотности стыка [5].

Цель исследования

Разработать методику расчета усилия предварительной затяжки шатунных болтов поршневых двигателей.

Материалы и методы исследования

Следует отметить, что резьбовое соединение кривошипной головки шатуна имеет свои особенности, на которые следует сразу обратить внимание. В обычном резьбовом соединении, когда болт (или гайка) начинает затягиваться, стык постепенно нагружается. Однако, когда шатунные болты начинаем затягивать после установки в кривошипную головку вкладышей подшипников скольжения, стык пока не закрыт. Это происходит потому, что по периметру вкладыши подшипников скольжения превышают расточку в кривошипной головке на величину выступания Δh (рис. 2). Сжатие вкладыша по периметру на величину Δh обеспечивает прилегание его к постели кривошипной головки. Только после сжатия вкладыша на величину Δh можно рассматривать это соединение как стандартное резьбовое соединение [5]. Таким образом, на начальных этапах затяжки шатунных болтов осевое усилие необходимо только на деформацию вкладыша по периметру, а не на обеспечение плотности стыка.

Рис. 2. Схема установки вкладышей в кривошипной головке шатуна: Dп – диаметр постели; Δh – выступание вкладыша; e – осевая нагрузка для закрытия стыка

Учитывая, что в автомобильных и тракторных двигателях толщина вкладышей вместе с антифрикционным слоем составляет всего 2,5…3 мм при ширине 35…45 мм, необходимо определить, является ли усилие на деформацию вкладыша достаточно большим, чтобы неучет его снизил расчетный коэффициент плотности стыка.

Для этого проведем расчет усилия затяжки шатунных болтов дизеля 4ЧН 10,5/12 (Д-145Т) по существующей методике [1] и оценим, насколько обоснованно выбрано усилие предварительной затяжки.

На шатун на режиме холостого хода при максимально допустимой частоте вращения коленчатого вала действует сила инерции [1]:

(1)

где mpg = 1,901 кг – масса поршневой группы (поршень, поршневой палец, поршневые кольца, стопорные кольца; m1 = 0,8 кг – часть массы шатуна, отнесенная к оси поршневого пальца; λ = r/lch = 0,279; r = 0,06 м – радиус кривошипа; lch = 0,215 м – длина шатуна; ωr = 230 рад/с – угловая частота вращения коленчатого вала на режиме холостого хода; m2 = 1,68 кг – часть массы шатуна, отнесенная к оси шатунной шейки; mkr = 0,45 кг – масса крышки кривошипной головки.

После подстановки численных значений в формулу (1) найдем, что на шатун действует сила инерции Pj = 14868,85 Н, а на один болт (их в кривошипной головке 2) приходится нагрузка Pjb = Pj/2 = 7434,43 Н.

Приняв в соответствии с рекомендациями [1], определим усилие предварительной затяжки Qz шатунного болта

Qz = (2…3)Pjb = 14868,85…22303,29 Н. (2)

Проведем расчет усилия, необходимого для деформации по периметру вкладыша на величину выступания Δh.

Шатунные вкладыши (производственный номинал) дизеля 4ЧН 10,5/12 (Д-145Т) имеют размеры: ширина вкладыша b = 0,031 м; толщина t = 0,002875 м, причем толщина стального основания вкладыша tst = 0,002375 м; толщина алюминиевого сплава tal = 0,005 м [6].

Так как вкладыш двухслойный, то усилие на сжатие его Rvk можно определить по формуле

(3)

где Est = 1,8·1011, Н/м2 – модуль упругости стальной основы вкладыша; площадь поперечного сечения стальной основы вкладыша Fст = btst = 31·2,375 = 73,625 мм2; rvk = 0,03894 м – средний радиус вкладыша; Eal = 0,71·1011, Н/м2 – модуль упругости алюминиевого сплава вкладыша; площадь поперечного сечения алюминиевого сплава вкладыша Fal = btal = 31·0,5 = 15,5 мм2.

Подставив в формулу (3) численные значения при Δh = 0,05…0,07 мм, получим, что только на сжатие вкладыша необходимо усилие

Rvk = 5869,3…8217 Н. (4)

Если из вычисленного по зависимости (2) в соответствии с рекомендациями (1) усилия предварительной затяжки вычесть усилие Rvk, приходящееся на деформацию вкладыша, то плотность стыка между крышкой и кривошипной головкой приходится r усилие Rs:

Rs = Qz – Rvk = 8999,55…14086 Н.

Если разделить Rs на силу инерции Pjb, приходящую на один болт, то получим

Rs / Pjb = 1,21…1,89.

Таким образом, вместо двукратного или трехкратного запаса плотности стыка в соответствии с зависимостью (2) мы получили величину меньшую даже 2.

Сравнивая усилия предварительной затяжки из (2) Qz и усилия на деформацию вкладыша Rvk из (4), отметим, что на Rvk приходится 37…40 % от общего расчетного по (2) усилия предварительной затяжки.

Подобные результаты получены при расчете усилия на деформацию вкладышей для дизелей 4ЧН 110/12,5 (Д-240Т), 4ЧН 13/14 (Д-440). В данном случае расчет проведен только для тонкостенных шатунных вкладышей. Для толстостенных вкладышей коренных подшипников скольжения коленчатого вала (толщина их примерно в 1,5 раза больше) усилие Rvk будет еще больше.

В связи с этим предлагается следующая методика выбора усилия предварительной затяжки шатунных болтов (что, впрочем, относится и к усилиям затяжки болтов крепления коренных подшипников коленчатого вала).

Для этого используем известную диаграмму усилий в резьбовом соединении [5], которая строится в прямоугольных координатах деформация (удлинение или укорочение) болта и стягиваемых деталей – нагрузка, действующая на резьбовое соединение (рис. 3).

Рис. 3. Диаграмма нагрузок и деформаций в резьбовом соединении шатуна или крышки коренного подшипника

На диаграмме приведены прямые деформирования болта (прямая OAE) и промежуточных деталей (прямые OD и O1A1), которые выражают зависимость усилия от удлинения (или сжатия) при затяжке болта усилием Q0. Заметим, что в данном случае рассматриваются только упругие деформации как болта, так и стягиваемых деталей. В общем случае эта зависимость может быть и нелинейной.

Когда шатунный болт начинаем затягивать, то он удлиняется на величину Δl’b, а вкладыш сжимается на величину Δlvk, а приложенная нагрузка на болт и вкладыш равна Rvk (рис. 3). При достижении этой силы стык между крышкой и кривошипной головкой закрыт (точка O1). Линию нагружения вкладыша OD перенесем в правую часть, для чего из т. O1 проведем прямую O1K1 параллельно OD.

Читать еще:  Как правильно подключить настроить и использовать приложение Torque

Пусть при дальнейшей затяжке болта нагрузка на резьбовое соединение (на стык) становится равной Rs (прямая O1B1 по оси ординат на рис. 3). Соответственно, нагрузка на шатунный болт становится равной Qz = Rvk+Rs. На диаграмме нагрузок прямая OO1A – зависимость между приложенной нагрузкой при затяжке болта и его удлинением. Прямая O1A1 – зависимость между приложенной нагрузкой при затяжке болта и укорочением (сжатием) части кривошипной головки между головкой шатунного болта и гайкой. Отрезок A1B1 равен укорочению (сжатию) стягиваемых деталей (крышки и кривошипной головки). Как и раньше, если из т. A (точки окончательной нагрузки на шатунный болт) проведем прямую параллельно прямой O1A1, то отрезок определяет величину сжатия стягиваемых деталей при затяжке шатунного болта на величину Qz. Углы наклона прямых деформирования шатунного болта и стягиваемых деталей характеризуют соответственно податливость болта и стягиваемых деталей.

Если теперь к шатуну приложена внешняя сила Pj, то, как известно [5], она распределяется между шатунным болтом Pb = χPj и стягиваемыми деталями: кривошипной головкой шатуна и крышкой в зависимости от χ – коэффициент основной нагрузки резьбового соединения ().

На шатунный болт приходится нагрузка

а на стягиваемые детали

Из рис. 3 следует, что теперь общее усилие, приходящее на шатунный болт, равно

. (7)

Усилие Rvk определяется по формуле (3), а усилие Rs, обеспечивающее плотность стыка, определяется по формуле [5]

(8)

где ν – коэффициент запаса плотности стыка.

На практике происходит снижение усилия предварительной затяжки из-за обмятия микронеровностей на стыках, а кроме того, возможно повышение внешних нагрузок при работе на нерасчетном режиме. При переменных нагрузках рекомендуют ν = 2,5…3,5 [5].

Можно отметить, что учет усилия на деформацию вкладыша не только не увеличивает значительно напряжения в шатунных болтах, но и обеспечивает плотность стыка и долговечность шатунной группы.

Проведем расчет усилия предварительной затяжки шатунного болта по приведенным выше данным для дизеля 4ЧН10,5/12 (Д-145Т).

По приведенным выше расчетам при работе дизеля 4ЧН10,5/12 (Д-145Т) на режиме холостого хода при максимальной частоте вращения коленчатого вала на стык центрального сечения кривошипной головки с прямым разъемом действует растягивающее усилие Pjb = Pj/2 7434,43 Н. По нашим данным коэффициент основной нагрузки резьбового соединения шатуна дизеля 4ЧН10,5/12 (Д-145Т) χ = 0,18. По нашим расчетам при значении выступания вкладыша Δh = 0,05…0,07 мм усилие на сжатие вкладыша по периметру равно Rvk = 5869,3…8217 Н. Для обеспечения плотности стыка при коэффициенте запаса плотности стыка ν = 2,5 требуется выбрать усилие предварительной затяжки

Н.

Тогда общее усилие, приходящее на шатунный болт при затяжке, равно

= (5869,3…8217) + 15240 = = 21109,3…23457 Н.

Его значение превышает величину усилия, рассчитанного по зависимости (2). Если пользоваться методикой, предложенной в [1], то усилие предварительной затяжки Qz шатунного болта следует вычислять по формуле

Qz = (3…3,5)Pjb = 22303,29…26021 Н. (9)

Отметим, что даже при этом усилии затяжки напряжение σ0 в минимальном сечении стержня болта Fmin не превышает допустимое напряжение затяжки [5]

, (10)

где σ0 = Qz/Fmin; σ0,2 – предел текучести стержня болта.

Шатунные болты изготовлены из легированной стали 40 ХН, для которой σ0,2 = 800 МПа. Минимальный диаметр стержня болта [6] dmin = 12 мм. Тогда Fmin = (3,14*0,0122)/4 = 113*10-6 м2.

МПа,

что значительно меньше, чем (0,5. 0,7)*0,2 = = 400. 560 МПа.

Выводы

При расчете резьбовых соединений поршневых двигателей, когда закрытие стыка связано с установкой вкладышей подшипников (шатуны, крышки коренных подшипников более обосновано выбирать усилие предварительной затяжки болтов или шпилек по предлагаемой методике.

Моменты затяжки шатунных болтов

Затяжку производить, от средней опоры к крайним начиная с правого ряда в 2 приема:

— предварительно с крутящим моментом 95. 120 Н-м (9,6. 12 кгс-м);

— окончательно крутящим моментом 275. 295 Н-м (28. 30 кгс-м).

Затяжку производить последовательно в два приема (предварительно и окончательно), окончательно с крутящим моментом:

7406.1005127 — 245. 264 Н-м (25. 27 кгс-м).

740.1005127-11 — 167. 186Н-м(17. 19кгс-м).

— предварительно с начальным крутящим моментом 76,5. 80,4 Н-м (7,8. 8,2 кгс-м);

— окончательно, контролируя 2 параметра, угол поворота гайки, равный 50 о ±5° от положения после предварительной затяжки и величину момента 108. 180 Н-м (11. 18,3 кгс-м). При этом, контроль угла поворота гайки является определяющим.

Допускается затяжка с крутящим моментом — 127,5. 137,3 Н-м (13. 14 кгс-м).

49. 60,8 Н-м (5. 6,2 кгс-м)

88,1. 108 Н-м (9 . 11 кгс-м)

— 1 — прием 39. 49 Н-м (4. 5 кгс-м)

— 2 — прием 98. 127 Н-м (10. 13 кгс-м)

— 3 -прием 186. 206 Н-м (19. 21 кгс-м)

— 2 — прием 88. 108 Нм (9. 11 кгс-м)

— 2-прием 43,1. 54,9 Нм (4,4. 5,6 кгс-м)

ПРИЛОЖЕНИЕ A1 (справочное)

Моменты затяжки резьбовых соединений (для деталей с цинковым покрытием)

Моменты затяжки при классе прочности стали болта. Н.м (кгс.м)

ПРИЛОЖЕНИЕ Б (справочное)

ТАБЛИЦА РЕМОНТНЫХ ВКЛАДЫШЕЙ ПОДШИПНИКОВ КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА

ПРИЛОЖЕНИЕ В (справочное)

ТАБЛИЦА РЕМОНТНЫХ ВКЛАДЫШЕЙ НИЖНЕЙ ГОЛОВКИ ШАТУНА

Диаметр шатунной шейки, мм.

Диаметр отверстия в кривошипной головке шатуна, мм

ПРИЛОЖЕНИЕ Г (справочное) АРМИРОВАННЫЕ МАНЖЕТЫ

Обозначение манжеты по номенклатуре КАМАЗ

Двигатели КАМАЗ-740.30-260, КАМАЗ-740.50-360, КАМАЗ-740.51-320

Двигатели КАМАЗ-740.11-240, КАМАЗ-740.13-260, КАМАЗ-740.14-300

ПРИЛОЖЕНИЕ Д (справочное) ПОДШИПНИКИ КАЧЕНИЯ

Обозначение подшипника

Количество на изделие

Двигатели КАМАЗ-740.30-260, КАМАЗ-740.50-360, КАМАЗ-740.51-320

Двигатели КАМАЗ-740.11-240, КАМАЗ-740.13-260, КАМАЗ-740.14-300

ПРИЛОЖЕНИЕ Е (справочное) ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Надежная работа двигателя гарантируется при условии применения рекомендуемых заводом-изготовителем топлив, масел и специальных жидкостей.

Перечень топлив, масел и специальных жидкостей, прошедших испытания и допущенных к применению на двигателе 740.30-260 приведен в химмотологической карте (таблица Е.1).

Периодичность технического обслуживания указана в карте согласно первой категории условий эксплуатации. Периодичность обслуживания для иных категорий эксплуатации устанавливается с учетом коэффициентов корректирования (ГОСТ 21624-81).

Для эксплуатации двигателей КАМАЗ рекомендуется применение топлив, отвечающих требованиям ГОСТ 305-82 (с содержанием серы не более 0,5%).

Для эксплуатации двигателей КАМАЗ в городских условиях рекомендуется к применению топливо дизельное с улучшенными экологическими свойствами (с содержанием серы не более 0,1%) ТУ 38.401-58-170-96 и топливо по ГОСТ 305-82 с содержанием серы не более 0,2 %.

Применение различных марок топлива (летнего «Л» или зимнего «3») зависит от температуры окружающей среды и регламентируется химмотологической картой.

Для эксплуатации двигателей КАМАЗ за рубежом допускается применение дизельных топлив, отвечающих требованиям стандарта EN 590 принятым Европейским Комитетом по Стандартизации (CEN).

Для эксплуатации двигателей 740.30 260 рекомендуются моторные масла, прошедшие испытания в НТЦ ОАО «КАМАЗ».

Пo уровню эксплуатационных свойств масла должны соответствовать группам СЕ, CF-4 по классификации API (Американский институт нефти). В качестве дублирующих марок допускается применение масел группы CD по классификации API или группе Д по ГОСТ 17479.1-85, с уменьшенным сроком смены масла. Смену основных сортов масла производить при ТО-2, дублирующих — при 2ТО-1.

В зависимости от условий эксплуатации рекомендуется применение моторных масел следующих классов вязкости по SAE:

— SAE 15W-40 всесезонно в умеренной климатической зоне;

— SAE 5W-40, 5W-30 всесезонно в районах с холодным климатом;

— SAE 20W при сезонном обслуживании в умеренной климатической зоне (в осенне-зимний период);

— SAE 30, 40 при сезонном обслуживании в умеренной климатической зоне (в весенне-летний период) или в качестве основной марки в районах с жарким климатом.

Рекомендуемый диапазон применения моторных масел, в зависимости от температуры окружающего воздуха приведен на рисунке Е.1.

Система охлаждения двигателей заполняется охлаждающей жидкостью, представляющей собой водный раствор антифриза (на основе этиленгликоля с добавлением антикоррозионных и антипенных присадок).

В ходе эксплуатации необходимо следить за плотностью охлаждающей жидкости. Так, плотность при температуре охлаждающей жидкости 20 °С должна быть:

— ОЖ-40 «Лена» — (1,075 — 1,085) г/см 3 ;

— «Тосол-А40М» — (1,078 — 1,085) 1) г/см 3 ;

-ОЖ-65«Лена» и «Тосол-65М» — (1,085-1,1) г/см 3 .

Источники:

http://turbobazar.ru/threads/72682/
http://krutimotor.ru/moment-zatyazhki-vkladyshej-kolenvala/
http://tis.bmwcats.com/doc1085208/
http://autoruk.ru/kamaz1/dizel/momenty-zatyazhki-soedinenij-dizelya-kamaz-740-11-240
http://top-technologies.ru/ru/article/view?id=36955
http://sinref.ru/avtomobili/KAMAZ/013_dvigateli_kamaz_rukovodstvo/037.htm

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector