3.2. Ремонт, сборка и разборка мотора "Нептун-23"

3.2.1. Цилиндро-поршневая группа

Если исключить неисправности, связанные с работой двигателя без масла, то самыми распространенными, по-видимому, будут поломки, вызванные длительной работой двигателя на обедненной смеси или его перегревом при прекращении подачи охлаждающей воды.

Следует напомнить, что при работе на бедной смеси уменьшается скорость ее сгорания, в результате чего догорание происходит в процессе такта расширения. Это вызывает рост температуры днища поршня и поршневых колец, что приводит к их пригоранию или прогару днища. Пригорание колец вызывает, в свою очередь, усиление прорыва газов в картер. При этом температура поршня в районе колец дополнительно возрастает как за счет воздействия этих газов, так и за счет того, что при ухудшении своей подвижности кольцо соприкасается с поверхностью цилиндра только в отдельных местах. Это приводит к ухудшению отвода тепла от поршня к цилиндру. В связи с этим материал наружных поверхностей поршня в районе колец размягчается, и происходит завальцовка колец, т.е. уменьшение их подвижности по чисто механическим причинам. Естественно, что при этом мощность двигателя падает. Из-за разного распределения смеси по цилиндрам эти явления чаще всего происходят не одновременно (обычно, начиная с верхнего цилиндра).

При двухмоторной установке падения мощности можно и не заметить. Однако после остановки двигатель, как правило, не заводится, при этом иногда удается определить, что компрессия в цилиндрах различная. При вспышке в поврежденных цилиндрах выхлопные газы попадают в картер, доходят до всасывающего трубопровода и даже до карбюратора, вызывая остановку двигателя. После нескольких рывков выхлопные газы из картера удаляются, опять происходят отдельные вспышки, и все повторяется сначала. Если при этом вывернуть свечу из поврежденного цилиндра, то двигатель будет устойчиво работать на неповрежденном. При этом если замкнуть высоковольтный провод на "массу", то такой двигатель может работать на одном цилиндре достаточно долго.

При нарушении подачи охлаждающей воды сначала несколько уменьшается число оборотов, а звук работы мотора становится более глухим. Если при этом резко сбросить газ, то двигатель глохнет, но никаких повреждений, как правило, не происходит. Если этого вовремя не заметить, то двигатель остановится сам вследствие заклинивания поршней. После остановки будет ощущаться запах горелой краски, а температура наружных частей, особенно в районе глушителя и прокладки головки, будет больше 100°С.

Если при этом не произошли серьезные поломки двигателя (обрыв или изгиб шатуна, обрыв поршня), то после того, как двигатель остынет, и будет устранена неисправность системы охлаждения, в принципе его можно будет завести. Однако торопиться не следует. Дело в том, что при заклинивании, как правило, происходит "прихват", т.е. на зеркало цилиндра наваривается алюминий, а в боковую поверхность поршня вдавливаются очень твердые продукты износа. Если их не удалить, то на этом месте образуются глубокие риски, ухудшится компрессия, понизится мощность двигателя и затруднится пуск. Поэтому после остановки двигателя из-за перегрева необходимо снять головку и осмотреть зеркало цилиндра. Если обнаружатся следы "прихвата", придется снять блок цилиндров. Эту операцию выполняют в соответствии с инструкцией по эксплуатации Мотора.

На цилиндре следы "прихвата" удаляют соляной кислотой или шабером и зачищают мелкозернистой шкуркой, на поршне -только шабером, как это было изложено выше в разделе по ремонту двигателя ПМ "Вихрь-30". "Прихват" в районе, поршневых колец может привести к их завальцовке, т.е. вызвать механическую причину нарушения подвижности колец. В этом случае необходимо аккуратно снять кольца и выправить канавки.

Прежде чем приступить к разборке двигателя, необходимо еще раз проверить состояние системы питания и зажигания, убедиться в том, что затрудненный запуск и падение мощности связаны с износом двигателя. Однако, даже в этом случае, целесообразно оценить состояние основных его узлов до полной разборки. Такую оценку следует проводить в тех случаях, когда нет твердой уверенности в необходимости проведения ремонта, или когда требуется оценить состояние двигателя, наработка которого неизвестна.

Чтобы оценить степень износа, двигатель необходимо отсоединить от дейдвуда, снять карбюратор, магнето, головку блока, а также патрубки и экраны, расположенные напротив выхлопных окон. Прежде всего необходимо проверить плотность прилегания золотников к картеру. Далее проверяется состояние верхней и нижней манжет. Для этого в соответствующую полость картера заливается 100 мл смеси, если смесь проникает через манжеты даже в виде тончайшей пленки, то их качество неудовлетворительно (естественно, что при проверке верхней манжеты двигатель необходимо перевернуть). Затем проверяется состояние зеркала цилиндра (см. выше) и подвижность колец - путем осмотра через выхлопные окна при перемещении поршня вверх-вниз. Торцевой зазор, образуемый кольцом в канавке нового поршня, должен составлять 0,1 мм (максимально допустимый - 0,25 мм). Зазор измеряется при помощи щупа.

Далее определяется износ цилиндра. Измерения производятся при помощи нутромера или штихмасса (что менее удобно). Простейший самодельный штихмасс (Рис. 106) состоит из болта 1 со сферическим наконечником, имеющим мелкую резьбу, и втулки 2; для уменьшения люфта в соединении во втулке делаются три-четыре продольных пропила, после чего они обжимаются.



Штихмасс вводится в цилиндр, затем болт вывинчивают до тех пор, пока не появится легкое "закусывание" при покачивании одного конца штихмасса вдоль осп цилиндра; другой конец при этом должен быть неподвижен. Полученный размер снимают при помощи микрометра. Измерение начинают с верхней части цилиндра, где имеется неизношенный поясок, т.е. оно по существу является контрольным. Следующее измерение выполняют чуть ниже пояска, где износ максимален: в плоскости, проходящей через ось коленчатого вала, а также в плоскости, перпендикулярной ей. Разность между этими диаметрами укажет на эллиптичность гильзы, а максимальная разность между любым из этих диаметров и диаметром неизношенного буртика - на максимальный износ цилиндра. Максимально допустимый износ гильзы не должен превышать 0,15 мм, а эллипсность - 0,05 мм.

После этого при помощи узкого щупа через выхлопные окна измеряют зазор между гильзой и юбкой поршня (при этом поршень находится в ВМТ). Нормальный зазор 0,10-0,12 мм, предельно допустимый - 0,35 мм.

Далее определяют износ крайних коренных подшипников коленчатого вала и посадочных поверхностей под подшипники; для этого нужно прикрепить индикатор к картеру, а его ножку упереть в шейку коленчатого вала. Покачивая коленчатый вал, измеряют радиальный люфт, который должен быть не более 0,04 мм. Затем индикатор укрепляют таким образом, чтобы его ножка упиралась в центр днища поршня (при нахождении поршня в ВМТ). Нажимая на поршень со стороны головки и через выпускные окна, измеряют суммарный люфт в коренных и шатунных подшипниках, а также в узле шатун - палец - поршень. Если принять, что максимальные радиальные зазоры составляют в коренных подшипниках 0,04 мм, в шатунном - 0,04 мм, в верхней головке шатуна 0,025 мм и в поршне - 0,015 мм, то величина суммарного люфта не должна превышать 0,12 мм. Учитывая, что в реальных условиях эксплуатации износ указанных узлов происходит не строго равномерно, то в случае, когда разность суммарного люфта и радиального зазора в соответствующем коренном подшипнике превышает 0,07 - 0,08 мм, можно предположить, что износ шатунного подшипника достиг предельно допустимой величины. При такой проверке невозможно оценить износ средней коренной опоры коленчатого вала, а также износ колец по диаметру. Однако, как правило, темп износа этих узлов существенно не отличается от темпа износа узлов, рассмотренных ранее. Если измеренные зазоры превысили допустимые, изношенные детали заменяют.

Полная разборка двигателя выполняется в соответствии с инструкцией. Снятие верхнего и нижнего картера рекомендуется производить при помощи простейшего приспособления, представляющего собой стальную или дюралевую пластину толщиной 6-8 мм с центральным отверстием под болт М8-10, который упирается в торец коленчатого вала. В пластине сверлятся крепежные отверстия, соответствующие трем отверстиям крепления магнето на бобышке картера и четырем отверстиям крепления двигателя к дейдвуду (ближним к оси двигателя). Для снятия верхней половинки картера пластина ставится на место магнето, а для съемки нижней - на нижнюю часть картера. Половинки картера выпрессовываются при заворачивании центрального болта. Поршневой палец удаляется из поршня (как и устанавливается в него) или при нагреве поршня до 60-80°C, или при помощи простейшего приспособления, описанного выше.

После разборки двигателя контролируется состояние шариковых и роликовых подшипников (Рис. 107). Проверяется величина радиального зазора среднего, коренного и шатунных подшипников, которая не должна быть больше 0,04 мм.



Если на их беговых дорожках имеются следы усталостного выкрашивания или коррозии, то такие подшипники целесообразно заменить вне зависимости от величины радиального зазора. При проворачивании внутренних и наружных колец подшипников на цапфе вала или в отверстиях корпуса появляется выработка, что приводит к нарушению посадок. Диаметр верхней и нижней цапф равен 25 мм (зазор 0,008 - 0,022 мм), диаметр отверстий - 62 мм (натяг 0,008 мм, зазор 0,023 мм), максимальный износ - 0,02 - 0,03 мм.
Восстановить посадку проще всего при помощи вневанного осталивания.

Осталивание - это осаждение железа электролитическим путем. Процессдостаточнопрости в отличие от хромирования позволяет наносить равномерный слой как на наружные, так и на внутренние поверхности. В любительских условиях проще всего применять вневанное осталивание, сущность которого заключается в том,. что внутри отверстия или снаружи участка вала, на который необходимо нанести покрытие, из изолятора и стального кольца (для вала) сооружается небольшая ванна, в которую наливается электролит. Нанесение слоя Железа можно производить как с припуском под шлифовку, так и, учитывая стабильность процесса, непосредственно под заданный размер (подробнее об осталивании можно прочитать в книге М. П. Мелкова "Твердое осталивание автотракторных деталей". М.: Транспорт, 1971). Также необходимо обратить внимание на состояние покрытия картера под золотники. Если имеются участки,"где покрытие отсутствует, то картер для дальнейшей работы не годится.

При сборке заменяют те детали, износ которых превышает допустимый предел. При износе цилиндро-поршневой группы любители часто пытаются восстановить характеристики двигателя только за счет замены поршня и колец. Однако чем выше эллипсность и конусность цилиндра, тем хуже прирабатываются к нему поршень и кольца и тем меньше эффективность ремонта. Поэтому, на наш взгляд, нецелесообразно заменять только поршень при максимальном износе гильзы более 0,1 мм и эллиптичности более 0,03 мм. В этом случае либо заменяют только кольца (при их чрезмерном износе), либо заменяют поршни, цилиндры и кольца вместе. В связи с тем, что поршни (как, впрочем, и другие детали) с увеличенными ремонтными размерами заводом не выпускаются, расточка блока цилиндров при ремонте лодочных моторов не практикуется. Не имеет особого смысла и притирка цилиндра, так как при этом суммарная величина зазора только увеличивается. А вот удаление при помощи шабера уступа в верхней части цилиндра (в зоне верхнего кольца) облегчает условия приработки нового кольца.

При установке новых колец на поршень необходимо проверить величину зазора в замке. Зазор у кольца, вставленного в верхнюю, неизношенную часть цилиндра, не должен быть меньше 0,25 мм. При необходимости он увеличивается опиловкой надфилем торцов кольца.

При подборе поршня и цилиндра необходимо между ними выдерживать зазор, равный 0,1 -0,12 мм (см. табл. 3).



Детали подбираются по цветовому индексу, который нанесен на цилиндре в районе бобышек верхней и нижней шпилек крепления головки, а на поршне - с внутренней стороны юбки. В любительской практике не всегда удается приобрести детали одной размерной группы. При этом следует иметь в виду, что увеличение зазора более 0,12 мм несколько уменьшает моторесурс; уменьшение же до 0,09 мм требует увеличения времени обкатки в связи с опасностью заклинивания двигателя в течение первых 50 часов эксплуатации. Зазор менее 0,09 мм совершенно недопустим. Несколько увеличить диаметр цилиндра можно за счет его притирки чугунным или текстолитовым притиром. По весу поршни делятся на группы В, Г, Д, Е, Ж, И, причем индекс группы выбивается с обратной стороны днища поршня (табл. 4).



Во избежание усиления вибрации, возрастания динамических нагрузок, ускоряющих износ и снижающих надежность работы двигателя, поршни необходимо выбирать из одной или, в крайнем случае, соседних весовых групп. В том случае, если на двигателе будут установлены поршни из существенно разных весовых групп, двигатель целесообразно эксплуатировать с тяжелыми винтами, чтобы он развивал частоту вращения, меньшую максимальной; необходимо быть особенно осторожным при запуске, прогреве, чтобы исключить возможность работы двигателя вразнос.

При сборке узла шатун - палец - поршень следует учесть, что в процессе работы палец поворачивается как относительно шатуна, так и относительно поршня. Зазор между втулкой шатуна и пальцем должен составлять 0,005 - 0,01 мм. При таком зазоре палец вставляется в шатун под усилием большого пальца руки, как это было описано ранее. С таким же усилием палец вставляется в поршень, нагретый до рабочей температуры 50-80°С. При комнатной температуре за счет разных значений коэффициента температурного расширения в этом сочленении необходимо обеспечить зазор 0-0,004 мм или натяг 0-0,005 мм. Для этого поршни по значениям диаметра под палец и пальцы разбиваются на две размерные группы (см. табл. 5).
Цветовой индекс наносится внутри поршня на бобышку под палец и на внутреннюю поверхность пальца.



Цветовой индекс Размера отверстия в верхней головке шатуна наносится около головки. Заметим, что изношенный палец выпадает из шатуна под собственным весом. Однако не всегда можно подобрать все три детали, относящиеся к одной размерной группе. Следует иметь в виду, что повышенные зазоры несколько уменьшают ресурс работы узла. Увеличение натяга в соединении поршня с пальцем приводит к резкому уменьшению подвижности пальца, что вызывает ускоренный износ бронзовой втулки в шатуне. Совсем недопустима плотная посадка пальца в шатуне, так как при запуске, когда палец еще холодный, может произойти проворачивание втулки относительно головки шатуна. Для обеспечения необходимой посадки диаметр втулки шатуна можно увеличить при помощи развертки, которая или шлифуется под требуемый размер, или используется меньшего размера (изношенная). Окончательный размер в этом случае получается за счет подкладывания под часть зубьев развертки полоски тонкой папиросной бумаги.

Если необходимо заменить втулку, ее изготовляют из бронзы БрОСГО-10 (БР ОСЦ) с натягом относительно отверстия в шатуне 0,03-0.06 мм. Внутренний диаметр втулки выполняется с припуском под развертку (15 + 0,04 мм). После запрессовки во втулке сверлятся отверстия для подвода смазки, затем втулка развертывается. Распрессовка и запрессовка должны производиться при помощи простейшего винтового приспособления или в тисках, но только не ударами, так как можно повредить шатун. Необходимо отметить, что при развертывании отверстие несколько перекашивается, да и точность всегда будет меньше, чем при растачивании в заводских условиях. Поэтому ресурс развернутой втулки будет всегда меньше, чем расточенной в условиях завода-изготовителя. При сборке следует по возможности применять новые стопорные кольца, так как поршневые пальцы при работе двигателя под действием веса опускаются до упора в нижнее стопорное кольцо, что приводит к его износу по торцу. При значительном износе может произойти поломка усика, что приводит к тяжелым последствиям. В крайнем случае, можно поставить в нижнюю часть поршня верхнее, менее изношенное кольцо. При введении поршней в цилиндры целесообразно использовать обжимное кольцо, описанное выше.

В случае, если износ шатунных или среднего коренного подшипников превышает предельно допустимый, приходится заменять коленчатый вал. Однако квалифицированный механик при наличии достаточного оборудования (токарный, фрезерный и шлифовальный станки, пресс на 20 т) может произвести ремонт коленчатого вала. Коленчатый вал при этом распрессовывается на составные части. Нижние отверстия в шатунах и внутреннее в корпусе среднего подшипника обрабатываются обжимными чугунными притирами до исчезновения следов износа, одновременно выправляется и эллиптичность отверстий. После притирки среднего подшипника, используя притир как оправку, проверяют биение наружного диаметра - оно не должно превышать 0,01 мм. Следует отличать повышенный люфт, который появляется в процессе эксплуатации, и люфт, возникающий после замены коленчатого вала. Увеличение люфта в первом случае, как правило, свидетельствует об износе коренных подшипников (чаще всего нижнего) или посадочных мест в корпусе и на валу под подшипники, при этом кольцо подшипника начинает проворачиваться, за счет чего происходит его износ по высоте; одновременно изнашиваются и посадочные места.

Определить, что именно износилось, можно только при разборке двигателя. Предельно допустимый осевой люфт шариковых подшипников составляет 0,4 мм. После разборки прежде всего следует осмотреть нижний подшипник. Под действием выхлопных газов и паров воды шейка вала под нижний сальник корродирует и при разряжении в картере начинает пропускать воду к подшипнику, который также подвергается коррозии. Изготовление шейки из нержавеющей стали или, по крайней мере, ее хромирование заметно повысили бы ресурс узла.

При значительном износе подшипника шатун получает смещение и перекос относительно оси цилиндров, нагрузка на пор-Шневой палец оказывается несимметричной, что обуславливает Неправильный износ стенок цилиндра. Повышенный осевой люфт, который может появиться после замены коленчатого вала, особой опасности для работоспособности шарикоподшипников не представляет. Однако и в этом случае происходит смещение шатуна, и, следовательно, ускоряется износ бобышек поршня. Таким образом, регулировочные кольца следует устанавливать вверху или внизу коленчатого вала так, чтобы шатуны располагались строго по осям цилиндров.

Не допускается использование роликов, имеющих следы усталостного износа. В случае применения новых роликов разница в диаметрах не должна превышать 0,005 мм. Пальцы кривошипа и средний валик изготавливают заново из стали типа 12ХН3А. После цементации и закалки детали шлифуют таким образом, чтобы натяг в прессовых соединениях составлял 0,08-0,12 мм, а зазор в роликовых подшипниках - 0,02 мм. Правда, в этом случае средний валик получается ступенчатым (в моторах выпуска с 1976 г. и палец кривошипа). Новое лабиринтное кольцо вытачивается из бронзы, зазор между ним и средним валиком должен составлять 0,07 - 0,10 мм, натяг при запрессовке в корпус среднего подшипника - 0 - 0,02 мм. После запрессовки коленчатый вал наружными шейками устанавливается на призмы, затем проверяется биение средней опоры и конуса маховика - оно не должно превышать 0,02 - 0,03 мм.

К более простым работам по ремонту коленчатого вала относится ремонт конуса под маховик. При наличии на конусе раковин, задиров, всевозможных выступов они сперва устраняются обработкой личным напильником (обработка ведется вдоль оси, далее мелкой шкуркой). Затем круглым напильником подчищается конус на маховике, после чего его притирают с абразивной пастой. Если на цапфах коленчатого вала в месте контакта с рабочей кромкой манжеты имеются следы коррозии, забоины, это место следует зачистить шкуркой, а затем заполировать пастой. Уменьшать диаметр цапфы в этих местах более чем на 0,10 - 0,15 мм не рекомендуется.

Если необходимо заменить нижние манжеты картера, то старые манжеты лучше просто выломать, не трогая подшипник. Выпрессовывать шариковые подшипники, если они остались в картере, следует только при их замене, так как выпрессовка производится ударами через выколотку по внутреннему кольцу подшипников. Новые подшипники устанавливаются при помощи оправок в тисках или ударами (что хуже), но обязательно при упоре оправки в наружное кольцо.

Если в картер устанавливается новый коленчатый вал, то после сборки необходимо проверить его осевой люфт. Он должен находиться в пределах 0,05 - 0,3 мм. Регулировка производится изменением толщины регулировочной шайбы, расположенной на верхней цапфе коленчатого вала. Уменьшить толщину шайбы можно шлифовкой; если толщину необходимо увеличить, то придется изготовить новую шайбу.

Применение двух тонких шайб не желательно в связи с тем, что при их износе тонкая шайба может порваться и попасть под вращающиеся детали. (Заметим, что шайба может и отсутствовать).

В любительских условиях качество сборки двигателя после ремонта, как правило, значительно ниже, чем при заводской сборке, поэтому после проведения обкатки в соответствии с инструкцией в последующие 30 - 40 часов эксплуатацию необходимо производить с определенными мерами предосторожности, не допуская даже кратковременного превышения числа оборотов или работы на обедненной смеси. По-видимому, целесообразно на этот период сохранить повышенное содержание масла в топливе, а при длительных переходах стараться эксплуатировать двигатель с чуть прикрытой дроссельной заслонкой.