Montaż podzespołów i zespołów silnika
Elementem wyjściowym przy montażu zespołu tłokkorbowód jest tłok. W celu uzyskania jak najlepszego wyrównoważenia różnica w ciężarze tłoków jednego silnika nie powinna przekraczać 0,2f0,5°/o ciężaru tłoka w zależności od szybkobieżności silnika (im większa jest liczba obrotów silnika, tym mniejszą dopuszcza się różnicę ciężarów). Jak już zaznaczyliśmy w rozdziale VIII, wiele wytwórni samochodowych stosuje bardzo dokładne korygowanie ciężaru tłoków na zakończenie ich obróbki i w ten sposób wszystkie tłoki są całkowicie wymienne pod względem ciężaru. Kompletowanie tłoków pod względem ciężaru przy montażu konieczne jest w wytwórniach, które nie korygują ciężaru tłoków wcale lub też korygują zgrubnie i następnie ważąc dzielą na kilka grup.
Do wybranego kompletu tłoków dobiera się następnie komplet sworzni tłokowych i korbowodów. Dla korbowodów warunki techniczne określają zwykle nie tylko dopuszczalne różnice całkowitego ciężaru, ale również różnice jego rozdziału na łeb i stopę. Niektóre wytwórnie stosują dodatkowo kontrolę ciężaru zmontowanego zespołu tłokkorbowód.
Przy doborze tłoków należy zapewnić oprócz prawidłowego ciężaru odpowiedni luz w tulei cylindrowej (lub w otworze cylindrowym kadłuba). Przy zbyt małym luzie występuje zacieranie się tłoka, a przy zbyt dużym — stukanie tłoka o ścianki cylindra. Właściwą dla danego silnika wielkość luzów określają warunki techniczne.
W celu ułatwienia doboru tłoków i tulei cylindrowych elementy te, jak już było wspomniane w rozdziałach VIII i XIII, dzieli się w zależności od wymiarów na kilka grup selekcyjnych. Przy montażu dobiera się komplet tłoków jednej grupy selekcyjnej, odpowiadającej grupie selekcyjnej tulei przeznaczonych do danego silnika. Jednak pomimo tego, że średnice tych elementów sprawdza się przy użyciu bardzo dokładnych przyrządów, przeprowadza się 100% kontrolę występującego między nimi luzu. Wielkość tego luzu określa się przez pomiar siły potrzebnej do wyciągnięcia szczelinomierza (włożonego wraz z tłokiem do tulei), którego długość równa jest 1,542krotnej długości tłoka, a szerokość waha się w granicach 8412 mm. W zależności od średnicy cylindra wielkość siły potrzebnej do wyciągnięcia szczelinomierza waha się zwykle w granicach 246 kG. Luz mierzy się w płaszczyźnie osi sworznia oraz w płaszczyźnie do niej prostopadłej. Oczywiście w drugim przypadku luz powinien być mniejszy niż w pierwszym.
W większości nowoczesnych silników stosowane są sworznie tłokowe typu pływającego, tzn. swobodnie obracające się w tłoku i w łbie korbowodu. Najczęściej osadzenie sworznia w tłoku (w temperaturze pokojowej) odbywa się na wcisk, w szczególności dotyczy to tłoków ze stopów aluminium. Wzajemny dobór tłoków, sworzni i korbowodów opiera się na poprzednio dokonanym podziale ich na grupy selekcyjne w zależności od średnicy otworów w piastach tłoka, średnicy zewnętrznej sworznia i średnicy otworu w łbie korbowodu.
Do montażu dostarcza się korbowody zwykle w stanie skompletowanym. Istotną rzeczą przy ich montażu jest czystość. Zanieczyszczenia trafiające pomiędzy tulejkę łba korbowodu a sworzeń powodują zwiększone zużycie, a niekiedy nawet zatarcie sworznia. Szczególnie trudne jest utrzymanie wymaganej czystości w przypadku silników ze smarowaniem sworznia pod ciśnieniem; w korbowodach takich silników należy bardzo dokładnie (posługując sią specjalnym urządzeniem) przemyć otwór olejowy w trzonie oraz istniejące ewentualnie rowki lub pierścieniowe przestrzenie olejowe w łbie.
Wprasowywanie sworznia w tłok nie wymaga dużej siły i może być wykonywane przy użyciu zwykłej prasy zębatkowej o nacisku 3004500 kG wyposażonej w odpowiedni przyrząd z tuleją prowadzącą sworzeń. Najpierw wprasowuje się sworzeń w jedną piastę tak, żeby nieco wystawał do środka tłoka, następnie wstawia się korbowód ustalając go według wystającego końca sworznia i z kolei przeprowadza wprasowywanie do końca.
W celu uniknięcia odkształceń tłoka, jakie mogą powstać przy wprasowywaniu sworznia, często stosuje się wstępne podgrzanie tłoka. Temperatura podgrzania waha się zwykle w granicach 70490 °C.
Sworzeń po osadzeniu w tłoku zabezpiecza się przed przesunięciami osiowymi za pomocą pierścieni sprężynujących, wstawianych w odpowiednie wytoczenia w otworach piast tłoka.
Następną operacją jest montaż pierścieni tłokowych. Nakładanie na tłok pierścieni, zwłaszcza zgarniających, powinno odbywać się bardzo ostrożnie, przy czym ze względu na duże naprężenia pierścienia nie należy rozginać więcej niż to jest konieczne. Nieprawidłowy montaż pierścienia może spowodować jego złamanie podczas pracy silnika, co pociąga za sobą często uszkodzenie tłoka i gładzi cylindrowej. Oprócz tego w wyniku źle przeprowadzonego montażu pierścień może ulec odkształceniu, które prowadzi zwykle do niewłaściwego przylegania pierścienia do gładzi, a tym samym do ucieczki gorących gazów z komory spalania (może to doprowadzić również do poważnych uszkodzeń silnika). Z podanych względów do nakładania pierścieni na tłok stosowane są specjalne przyrządy, spośród których kilka opisaliśmy poprzednio (patrz rys. 4557458).
Po założeniu pierścieni na tłok należy sprawdzić, czy przy ich ściskaniu nie występuje zakleszczenie w rowkach (ze zjawiskiem tym spotykamy się przy trapezowym przekroju rowka) oraz sprawdzić bardzo dokładnie za pomocą szczelinomierza luzy pomiędzy pierścieniami i powierzchniami bocznymi rowków. Zazwyczaj luzy te wynoszą 0,05f0,l mm dla górnego pierścienia i 0,0270,06 mm — dla pozostałych. Zamki pierścieni nałożonych na tłok powinny być równomiernie rozmieszczone na obwodzie, aby zmniejszyć ucieczkę gazów z komory spalania oraz uzyskać równomierne zużycie gładzi cylindrowej.
Montaż głowicy silnika górnozaworowego polega na założeniu zaworów i sprężyn. W silnikach dolnozaworowych zawory i sprężyny montowane są w kadłubie.
Podstawowym wymaganiem co do montażu zaworów jest zapewnienie ich szczelności przy wysokich ciśnieniach i temperaturach występujących podczas pracy silnika. W tym celu w produkcji jednostkowej i seryjnej najczęściej stosuje się docieranie zaworów do ich gniazd. Przy nowocześnie zorganizowanej produkcji masowej zawory są tak dokładnie wykańczane w dziale obróbki mechanicznej, że najczęściej nie ma potrzeby ich docierania.
Operację docierania przeprowadza się zwykle poza miejscem montażu, za pomocą specjalnych urządzeń. Ręczne docieranie przy montażu stosuje się tylko w produkcji jednostkowej i małoseryjnej, a przy większej produkcji jedynie w przypadku stwierdzenia nieszczelności źle dotartego poprzednio zaworu. Po docieraniu na stożkowej przylgni zaworu otrzymuje się równomierny pasek matowy o szerokości l,5f2,0 mm.
Szczelność przylegania zaworu do gniazda sprawdza się przez nalanie nafty do komory spalania odwróconej głowicy albo do kanału ssącego lub wydechowego i obserwowanie w czasie 375 minut, czy nie wystąpi przeciekanie. Szczelność zaworów umieszczonych w kadłubie (w silnikach dolnozaworowych) lub w płaskich głowicach bez wgłębionych komór spalania kontroluje się za pomocą przyrządu przedstawionego na rys. 473. Zasada działania takiego przyrządu jest następująca. Sprawdzany zawór przykrywa się kołpakiem 1
zaopatrzonym w pierścień uszczelniający 2 i mocno dociska do powierzchni kadłuba lub głowicy ręką lub specjalnym zaciskiem. Następnie za pomocą gumowej gruszki 4 wytwarza się pod kołpakiem nadciśnienie 0,7fl,0 kG/cm2 i obserwuje wskazania manometru kontrolnego 3. Utrzy
mywanie sią stałego ciśnienia pod kołpakiem świadczy o szczelności przylegania zaworu do gniazda.
Po zakończeniu docierania zawory i kanały w głowicy lub w kadłubie powinny być dokładnie przemyte, ponieważ pozostająca pasta docierająca trafiając do cylindra podczas pracy silnika powoduje wzmożone zużycie, a nawet zatarcia gładzi cylindrowej, tłoków i pierścieni.
Montaż sprężyn zaworowych wymaga ich wstępnego ściśnięcia, co wykonuje się za pomocą specjalnych przyrządów. Przykład takiego przyrządu pokazano na rys. 474. Przygotowaną głowicę z zaworami ustawia się na
płycie 1 wyposażonej w podpórki pod zawory. Na wystające ku górze trzonki zaworów nakłada się sprężyny 2 oraz miseczki oporowe 3. Przesuwając płytę na przenośniku rolkowym 4 ustawia się zawór pod wideł
kami dociskowymi 5. Przy naciśnięciu nogą na pedał 6 widełki opuszczają się na dół i ściskają sprężynę zaworową. Następnie w wytoczenia na końcu trzonka zaworu wkłada się zamek zaworowy (w kształcie podkówki lub dwóch półstożków), który po oswobodzeniu pedału zostaje zaciśnięty sprężyną.
Dalszym typowym, oddzielnie montowanym zespołem silnika jest zwykle pompa olejowa, najczęściej zębata. Najważniejszym zadaniem przy montażu pompy olejowej jest uzyskanie potrzebnego wydatku i właściwego ciśnienia oleju. Osiąga się to przez zapewnienie odpowiednich luzów pomiędzy kołami a korpusem oraz przez odpowiednią regulację zaworu przelewowego.
Spośród różnych luzów w pompie na jej wydatek najistotniejszy wpływ mają:
1) promieniowy luz pomiędzy wierzchołkami zębów a wewnętrzną powierzchnią cylindryczną kadłuba,
Szczególna cecha montażu cienkościennych panewek polega na tym, że ich osadzenie w gnieździe (w kadłubie lub stopie korbowodu) odbywa się z wciskiem. Panewka przed osadzeniem ma kształt pokazany na rys. 477a, natomiast w stanie zmontowanym (rys. 477b) jej krawędzie wystają ponad powierzchnię styku na wysokość h = 0,05f0,l mm. Wysokość tę można sprawdzić za pomocą specjalnego przyrządu. Panewkę umieszcza się w dokładnie wykonanym wgłębieniu przyrządu opierając jedną krawędzią
o nieruchomą nakładkę; na drugą
krawędź wywiera się odpowiedni nacisk (600t800 kG) i jednocześnie
mierzy jej wysokość czujnikiem. Dopuszczalne odchyłki długości mierzonego łuku panewki wynoszą 0,02f
0,03 mm. Zastosowanie cienkościennych panewek wymaga wyjątkowej
czystości. Najmniejsze nawet zanieczyszczenie gniazda lub zewnętrznej powierzchni panewki powoduje złe przyleganie panewki, a tym samym złe odprowadzenie ciepła, wskutek czego wzrastająca temperatura może doprowadzić do wytopienia stopu łożyskowego. Poza tym zanieczyszczenia pomiędzy panewką a gniazdem powodują paczenie się panewek, co pociąga za sobą zakleszczanie czopa wału, a przy większych zanieczyszczeniach — nawet ścięcie „wąsa" i obracanie się panewki.
Kolejność poszczególnych czynności przy montażu łożysk głównych i wału korbowego jest zwykle następująca:
1)kadłub wraz z przykręconymi pokrywami łożysk głównych dostarczony z linii obróbki podlega powtórnemu myciu w maszynie do mycia z dokładnym przepłukaniem kanałów olejowych;
2)kadłub ustawia się na przenośniku w pozycji odwróconej, odkręca kluczem nasadzanym nakrętki śrub łożysk głównych i zdejmuje pokrywy;
przygotowany do montażu wał korbowy myje się i układa na stojaku;
3)dobiera się komplet panewek, z których górne zakłada się w gniazda kadłuba, a dolne w gniazda pokryw; powierzchnię wewnętrzną panewki przeciera się czystą, miękką szmatką i smaruje cienką warstewką oleju;
4)wał korbowy układa się na panewki w kadłubie i nieco obraca nim w celu rozprowadzenia oleju na całą powierzchnię panewki;
z powrotem zakłada się pokrywy z dolnymi panewkami na kadłub, a następnie dokręca nakrętki;
5)na zakończenie montażu wału korbowego przeprowadza się numerację pokryw i gniazd w kadłubie.
Po osadzeniu koła zamachowego następną ważniejszą operacją jest montaż mokrych tulei cylindrowych. Uszczelnienie tulei w miejscach osadzenia w kadłubie uzyskuje się na górnym odcinku przez docisk kołnierza tulei głowicą poprzez podkładkę, a na odcinku dolnym — przez założenie jednego lub dwóch gumowych pierścieni uszczelniających w rowki wytoczone w kadłubie lub wykonane na zewnętrznej powierzchni ustalającej tulei.
Ze względu na konieczność zapewnienia swobodnego wydłużania się tulei przy rozgrzewaniu powinna ona bez pierścieni swobodnie wchodzićw kadłub; sprawdza się to przed rozpoczęciem montażu tulei, po czym zakłada się pierścienie gumowe i następnie dopiero osadza ostatecznie tuleję od strony górnej płaszczyzny kadłuba. Aby możliwe było dociśnięcie głowicą (przez uszczelkę) tulei, jej kołnierz musi wystawać nieco (0,0570,15 mm) ponad górną płytę kadłuba.
Przed wmontowaniem tłoka powierzchnię gładzi cylindrowej smaruje się olejem. W zależności od konstrukcji silnika tłoki wraz z korbowodami wkłada się do cylindra albo od strony głowicy albo od strony miski olejowej. W celu ułatwienia wkładania tłoka od strony miski olejowej otwór cylindrowy w tulei lub w kadłubie ma na dolnym odcinku kształt stożka; dzięki temu wkładanie tłoka z pierścieniami odbywa się bez żadnych przyrządów. Wykonanie stożka na górnym odcinku gładzi cylindrowej jest w większości przypadków niedopuszczalne. Z tego względu przy montażu tłoków z pierścieniami od strony głowicy konieczne jest stosowanie specjalnych przyrządów do wstępnego ściśnięcia pierścieni.
Istnieją dwa zasadnicze typy takich przyrządów. Przyrządy pierwszego typu stanowią tuleję ze stożkowym otworem, przy czym jego małą średnicę wykonuje się o 0,02f0,03 mm mniejszą od średnicy cylindra. Tuleję tę wraz z tłokiem ustawia się na powierzchni czołowej tulei cylindrowej lub na górnej płycie kadłuba przy czym ustawienie współosiowe z otworem cylindrowym uzyskuje się wystającą dolną częścią tłoka. Przy przesuwaniu przez część stożkową pierścienie ulegają ściśnięciu i tłok swobodnie wchodzi w otwór cylindrowy.
Drugi typ przyrządów stanowią szerokie blaszane opaski, za pomocą których ściska się pierścienie, przy czym ściąganie tej opaski odbywa się śrubą lub zaciskiem mimośrodowym. Po ściśnięciu tłok z pierścieniami wsuwa się do cylindra, a opaska, opierająca się o jego powierzchnię czołową pozostaje na zewnątrz.
Bardzo odpowiedzialną operację montażową stanowi dokręcanie śrub korbowodowych. Niedostateczne dokręcanie tych śrub powoduje ich dodatkowe obciążenie uderzeniowe prowadzące do ich zniszczenia na skutek zmęczenia. Przy nadmiernym dokręceniu śrub również możliwe jest ich zerwanie. Z tych względów montaż śrub korbowodowych należy przeprowadzać ze szczególną starannością, aby zapewnić dokładne przyleganie powierzchni oporowych łba i nakrętki oraz odpowiednio silne dokręcanie. Dokręcanie śrub korbowodowych należy więc wykonywać za pomocą kluczy granicznych.
Po zakończeniu montażu mechanizmu korbowego lub też równolegle z nim przeprowadza się montaż mechanizmu rozrządu obejmujący ustawienie popychaczy i wału rozrządu oraz kół zębatych i pokrywy napędu rozrządu.
Wał rozrządu kompletuje się (osadza się na nim koło zębate1), podkładki, tuleje dystansowe itp.) na oddzielnym stanowisku i następnie wsuwa w otwory łożyskowe (zaopatrzone najczęściej w tuleje brązowe) w kadłubie, w którym uprzednio osadzone zostały nasmarowane popychacze.
Przekładnia napędu rozrządu2) składa się z dwóch, trzech, czterech a niekiedy nawet większej liczby kół zębatych. Przy dużej liczbie kół występują często znaczne odchyłki od zadanych luzów (sprawdzamy szczelinomierzem). Aby skompensować te odchyłki i uzyskać wymagane luzy przy montażu przeprowadza się dobór kół pośredniczących wykonanych z różniącymi się nieco grubościami zębów. W przypadku współpracy koła osadzonego na wale korbowym bezpośrednio z kołem osadzonym na wale rozrządu dobór ich przeprowadza się przed osadzeniem na obu wałach.
Prawidłowy montaż przekładni napędu rozrządu, poza zapewnieniem właściwych luzów, musi również zapewniać określone wzajemne położenie poszczególnych kół i tym samym uzyskanie otwarcia i zamknięcia każdego zaworu we właściwej chwili. Aby ułatwić prawidłowe ustawienie rozrządu na kołach nanosi się specjalne znaki określające wzajemne położenie współpracujących kół.
Po zmontowaniu mechanizmu rozrządu odbywa się zakładanie pomp/ olejowej. Pompę z pochylonym wałkiem napędzającym (przypadek najczęściej spotykany w silnikach z zapłonem iskrowym) osadza się zwykle w otworze znajdującym się na bocznej ścianie kadłuba. Po uzyskaniu właściwego zazębienia się śrubowych kół napędzających (jedno na wale rozrządu, a drugie na wałku pompy) pompę ostatecznie zamocowuje się do kadłuba. Pompy z poziomym wałkiem napędzającym osadza się najczęściej na pokrywie przedniego łożyska głównego, przy czym koło zębate na wałku pompy napędzane jest bezpośrednio lub przez koło pośredniczące, od koła przekładni napędu rozrządu osadzonego na wale korbowym.
Następnie zamocowuje się filtr olejowy, przeprowadza przegląd wnętrza skrzyni korbowej i przykręca miskę olejową.
Przed osadzeniem głowicy na kadłubie należy powierzchnie styku z oddzielającą te elementy podkładką dokładnie obejrzeć i oczyścić. Konieczne jest również sprawdzenie wszystkich cylindrów, czy nie pozostawiono w nich jakichkolwiek przedmiotów zbędnych.
Głowicę przykręca się do kadłuba za pomocą dwustronnych śrub. Aby uzyskać równomierny nacisk na uszczelkę, należy nakrętki dokręcać stosując zasadę, że najpierw dokręca się nakrętki śrub środkowych, a następnie kolejno nakrętki śrub im najbliższych na przemian z prawej i lewej strony przechodząc od pierwszej do następnych jakby po rozwijającej się spirali.
Dokręcanie nakrętek musi być stopniowe. Postępuje się więc w ten sposób, że najpierw nakręca się wszystkie nakrętki aż do oparcia o głowicę, a następnie według określonej kolejności dociska się wszystkie po kilka razy. Ostateczne dokręcanie nakrętek przeprowadza się przy użyciu klucza granicznego.
Po dokręceniu głowicy mocuje się na niej wsporniki i osie z dźwigienkami zaworowymi, zakłada się laski popychaczy i przeprowadza wstępną regulację luzów zaworowych.
Z kolei montuje się sprzęgło, przewody ssące i wydechowe, pompę wodną z wentylatorem, gaźnik, instalację elektryczną i inne drobne elementy.
Zmontowany silnik zdejmuje się z przenośnika, ustawia w normalnym położeniu pionowym, ostatecznie go kompletuje, a następnie przeprowadza regulację luzów zaworowych, kąta wyprzedzenia zapłonu lub wtrysku paliwa, zaworów przelewowych w układzie smarowania (jeżeli nie zostały wyregulowane podczas badania pompy olejowej) i długości cięgna łączącego regulator z przepustnicą gaźnika.