Перелом распредвала

Когда выходит из строя распредвал, то причина поломки, зачастую, не плохое качество изготовления самого распредвала, а совсем иная. Поэтому четкое понимание взаимосвязей в работе распредвала, и сопряженных с ним деталей, очень важно для сборки двигателя. Здесь мы попробуем рассказать о наиболее важных особенностях, над которыми следует подумать, прежде чем ругать распредвал или толкатели.

«Заклинивание» пружины

Подобное происходит, когда монтажная длина клапанной пружины (смонтированной на свое штатное место) оказывается меньше, чем полный ход клапана. В этом случае витки пружины садятся друг на друга, превращая пружину в «твердое тело». Этот «моток» проволоки останавливает движение клапанного механизма и при этом, как правило, ломается самое слабое звено газораспределительного механизма. Обычно гнутся штанги толкателей, обрываются и падают в цилиндр клапаны или «стираются» кулачки. Схема, приведенная ниже, показывает правильную установку клапанной пружины:

В принципе, при полном ходе клапана между витками пружины должен оставаться зазор. «Запас прочности» составляет обычно около 1,5 мм, хотя в некоторых современных двигателях эта величина может колебаться от 0,40 до 3,0 мм, особенно – при двух пружинах на клапан. Но как бы там ни было: смыкание витков пружины – это очень плохо, и может привести к «уничтожению» распредвалов и другие деталей.

«Столкновение» тарелки клапанной пружины и маслосъемного колпачка

Если смыкание витков превращает пружину в твердый «кусок» металла, то «утыкание» тарелки клапанной пружины и маслосъемного колпачка может причинить такой же ущерб. Расстояние от вершины маслосъемного колпачка до нижнего края тарелки клапанной пружины должно быть больше, чем ход клапана, в противном случае колпачок и тарелка столкнутся. Если это расстояние меньше, необходимо доработать на станке направляющую втулку клапана. Это очень распространенная причина ранней поломки распредвала (см. схему 1).

Нарушения в приводе клапанов

Ненадлежащее управление клапанным механизмом также может вызвать повреждение. Клапанный механизм – сложная система идеально настроенных движущихся деталей, работающих с большими нагрузками и на высоких оборотах. Любое слабое звено или неправильно подобранный компонент может превратить гармонично работающие детали в хлам. Причем, зачастую причиной являются неподходящие, например, «осевшие» из-за длительной эксплуатации, пружины. Проблемы только усугубляются, когда форсируют мотор, устанавливая распределительные валы с «высокими» кулачками и поднимая мощность (т. е. увеличивая давление в цилиндрах).

Особенно это заметно на «нижневальных» моторах, со штанговым приводом клапанов. Штанги толкателя являются самым нежестким элементом в клапанном механизме и обычно первыми подвержены деформации. Если пружины слишком «слабые», то увеличенное давление в цилиндре затрудняет открытие клапана и это вызывает изгибание штанги толкателя. Поэтому штанги должны быть достаточно толстыми, чтобы выдержать сжимающую нагрузку и высокие обороты. Слишком большой зазор или заедание толкателя также могут вызывать повреждение. Определяющим является скорость перемещения подвижных деталей ГРМ до их контакта, – чем быстрее «удар» или контакт, тем сильнее его воздействие на детали.

Отключение зажигания для ограничения оборотов

Использование подобного ограничителя оборотов кажется хорошей идеей, но оно также негативно влияет на клапанный механизм.

Большинство современных «ограничителей оборотов» просто отключают зажигание в цилиндрах. Однако топливо продолжает поступать в цилиндр и, при последующем воспламенении, сгорание обогащенной смеси перегружает цилиндр. По этой причине увеличивается давление в цилиндре, «захлопывая» клапан, и передавая удар на пружину, коромысло, штангу толкателя, толкатель и кулачок. Проведенные испытания показали, что отключение подобного ограничителя оборотов – хорошая идея для продления «жизни» двигателя.

Плохая промывка роликовых толкателей

Грязь (мелкие частицы нагара или пыли, лаковые отложения) – причина № 1 неполадок роликового толкателя. Частицы грязи, попадающие с потоком масла, в «тонкие» каналы толкателя, могут привести его заклиниванию. В итоге – увеличиваются зазоры в клапанном механизме, что вызывает чрезмерный шум и мешает нормальному движению клапана.

Устанавливая толкатели, убедитесь, что блок или головка блока двигателя (и каналы в них) являются абсолютно чистыми. Осмотрите толкатели на предмет повреждений при транспортировке и промойте их чистым бензином или дизельным топливом, чтобы удалить загрязнения. После промывки погрузите толкатели в чистое моторное масло для смазки поверхностей перед установкой.

Загрязнение масла

Двигатель никогда не будет «слишком чистым» при сборке. Хорошая чистка промывка корпусных деталей (блока цилиндров или головки блока цилиндров) весьма трудоемка и обычно требует специализированного оборудования, такого как моечная машина. Но и в этом случае не обойтись без бутылочного ершика. Причиной повреждений вкладышей или толкателей часто может стать грязь, скопившаяся ВНУТРИ масляных каналов.

Грязь (мелкие частицы нагара или пыли, лаковые отложения) оседает в масляных каналах, особенно в двигателях, пострадавших от аварийных повреждений. Загрязнения эти скапливаются в уголках и закутках магистралей, и просто продуть каналы сжатым воздухом – значит спрессовать грязь еще больше. Посторонние частицы необходимо промыть и вычистить полностью, чтобы от них не осталось и следа. Для этого нужно удалить (даже с высверливанием и нарезанием резьбы для новых заглушек) все заглушки масляных магистралей, а масляные каналы – вычистить щеткой-ершиком. Также нужно прочистить все отверстия для подвода масла в коленчатом вале и промыть штанги толкателей, даже если они новые.

Кулачки, толкатели и вкладыши (и прочие подвижные детали двигателя) предохраняются от износа тонкой пленкой смазочного масла, и любые твердые частицы, оставшиеся в масле, становятся абразивом, который быстро разрушает поверхность деталей или застревает в малых зазорах. Если заблокировать эти жизненно важные пути для масла, то поломка вкладышей или толкателей – неизбежна. В итоге, если вы хотите, чтобы ваш распредвал и толкатели работали долго, они должны быть чистыми, чистыми, чистыми!

Недостаточная смазка или слишком высокая температура масла

Хорошее смазывание – ключ к продолжительной работе распредвала и толкателя.

Четыре правила хорошей смазки – это:

• качественное масло;

• в нужном месте;

• в нужное время;

• в достаточном количестве.

При нормальных рабочих условиях в двигателе масло не перегревается. Повышение его температуры обычно является результатом подклинивания деталей, например, в результате застревания толкателя в отверстии или засорения канала.

Однако, противоизносные присадки в масле нуждаются в определенном нагреве и давлении, чтобы высвободить молекулу цинка и сформировать равномерное защитное покрытие на деталях. Из-за перегрева химическая реакция, формирующая защитную пленку, не происходит, и присадки перестают работать как следует. В этом случае масло распадается или ослабляется его способность «грунтовать» контактирующие поверхности деталей. Значит, поломка неизбежна!

Если давление масла слишком низкое, то между сопряженными деталями не образуется пленки масла достаточной толщины. Это позволяет деталям соприкасаться, при этом выделяется много тепла, что ведет к их повреждению. Масляной насос с высокой подачей – вот мудрое решение при увеличении оборотов.

Ошибки при приработке «плоских» толкателей

Особенности конструкции и высокое давление пружины делают «плоские» толкатели «звездами» при поломках кулачков на распредвалов. Для них нарушение правильной процедуры приработки неизбежно ведет к поломкам.

Поскольку плоская поверхность толкателя непосредственно контактирует с выступом кулачка, то применение надлежащего (содержащего нужные присадки) моторного масла является принципиальным. Кроме того, стоит соблюдать несколько несложных правил.

Никогда не используйте старые толкатели с новым распредвалом. Если же вы повторно используете и распредвал, и толкатели, то надо устанавливать толкатели на те же места, где они работали ранее.

Смажьте, после полной промывки, все контактирующие поверхности деталей надлежащей сборочной смазкой.

Заправьте систему смазки двигателя перед запуском, при этом надо вращать коленвал, чтобы быть уверенным, что масло заполнило все каналы, все коромысла и толкатели смазаны.

Правильно выставите фазы и опережение зажигания, а также – подачу топлива, чтобы двигатель завелся сразу и не перегревался. После запуска двигатель должен несколько секунд поработать на скорости 2000 – 2500 об/мин., чтобы масло надежно смазало клапанный механизм. Работа двигателя на холостом ходу не обеспечивает достаточной подачи масла. Если двигатель не запускается в течение первой минуты, прекратите пуск и выясните, почему мотор не заработал.

Затем двигатель пусть поработает 20-30 минут, при этом надо медленно менять обороты в диапазоне от 1500 до 3800 об/мин. Немедленно запустите его снова, если он остановится, чтобы масло не успело стечь в поддон. Сразу после этого замените масло и фильтр, а затем еще раз – через 800 км пробега.

Плохое масло для распредвалов с роликовыми толкателями

Посторонние загрязнения (мелкие частицы нагара или пыли, лаковые отложения) – причина № 1 повреждения подшипников в роликовых толкателях. Если повреждение «плоского» толкателя при обкатке очевидно, то в случае повреждения роликового толкателя, полученного при обкатке, последствия могут проявиться через несколько тысяч км. Но принципиальными и здесь являются правильная процедура обкатки и качество масла.

Качественное обкаточное масло должно выполнять две функции: защищать клапанный механизм и уменьшить износ колец. Если масло будет ненадлежащего качества, детали износятся слишком быстро, а продукты износа – большое количество частиц металла «убьют» подшипники в роликах.

«Правильное» масло содержит много противоизносной присадки, которая создает пленку, покрывающую микронеровности на поверхности деталей, а гладкая поверхность выдерживает большие нагрузки.

Правильная кинематика газораспределительного механизма

Еще одна сфера, оставленная без внимания, – это правильная кинематика движущихся деталей. При создании форсированного двигателя, процесс «смешивания и сочетания» деталей создает много возможностей для нарушения надлежащей кинематики. Тщательно исследуйте штанги толкателей и коромысла на наличие признаков нежелательных контактов. Геометрия коромысла и длина штанги толкателя должны быть проверены на обеспечивать легкое перемещение во всем диапазоне движения.

Штанги толкателей должны соответствовать оборотам и диапазону нагрузки на двигатель, а прочие детали находятся на своих посадочных местах и их перемещению ничего не мешает.

Убедитесь, что между коромыслами, клапанной крышкой, клапанными пружинами и прочими сопутствующими деталями есть зазоры, иначе, возможно, понадобится небольшая фрезеровка. Никогда не собирайте клапанный механизм так: закрутил крепеж и ушел.

Кроме того, проверьте износ вновь используемых компонентов, убедитесь, что цилиндрические детали сохранили свою форму, а отверстия, например, для толкателя с «правильной» геометрией. Изношенное отверстие толкателя вызовет смещение толкателя, и он, скорее всего, заклинит – с катастрофическими последствиями. Убедитесь, что все бывшие в употреблении и новые детали сочетаются друг с другом и могут применяться в рамках одной спецификации.

Проверьте «люфт» распредвала, если это необходимо, а также положение и кривизну кулачков. Некоторые кулачки, из-за своей формы, могут плохо сочетаться с толкателями.

Заключение

Правильная сборка или ремонт двигателя – дело сложное и точное. Есть много моментов, когда все может пойти неверно, и двойная проверка спецификаций и следование надлежащим процедурам всегда сэкономит время впоследствии. Не спешите гонять мотор «на максимуме» сразу после сборки и не обвиняйте распредвал, когда случилась катастрофа. Неисправность распредвала обычно имеет другую причину.