Ремонт головки блока цилиндров, притирка клапанов шевроле-нива

Зачем нужны направляющие втулки?

В начале и середине прошлого века ГБЦ автомобилей изготавливались из чугуна, а клапаны просто вставлялись в точно просверленные отверстия. Но впоследствии производители отказались от чугунных головок из-за большого веса и недостаточного отведения излишков теплоты, а им на смену пришли лёгкие ГБЦ из алюминиевых сплавов. Эти металлы обладают прекрасной теплопроводностью, но слабо противостоят износу от трения.

Чтобы решить проблему, была придумана направляющая втулка — посредник между мягким сплавом головки цилиндров и стальным стержнем клапана, постоянно движущимся вверх-вниз в процессе работы. Изготовленная из чугуна или специальной бронзы, она надёжно запрессовывается в тело ГБЦ, а внутрь с минимальным зазором вставляется клапан.

На схеме двигателя показано расположение направляющих втулок

Сама втулка представляет собой полый цилиндр, сделанный точно по размерам под определённую модель автомобиля. Наружная поверхность отшлифована и на ощупь гладкая, а на внутренней выполнена спиралевидная канавка в виде резьбы. По ней движется моторное масло, смазывающее ось клапана и снижающее силу трения. В верхней части направляющей детали сделана неглубокая выборка, куда вставляется стопорное кольцо.

Слева втулка для выпускного клапана, справа — для впускного

Важный момент. Направляющие элементы для впускной и выпускной группы клапанов отличаются по конструкции, хотя внешне могут выглядеть одинаково (например, детали для российских автомобилей ВАЗ 2108—09). Разница такая: во втулке для выхлопного тракта масляная канавка выполнена по всей длине отверстия, а для впускного — только наполовину. А вот изделия для «классики» ВАЗ 2106 различаются и по размерам, при одинаковом диаметре выпускные элементы длиннее впускных.

Бронзовые втулки для ВАЗ 2109 с виду все одинаковые

Втулки выполняют следующие функции:

• как явствует из названия, они направляют движение клапана, чтобы его тарелка чётко совмещалась с седлом и плотно прилегала к нему;
• принимают на себя нагрузку от силы трения, возникающую во время поступательно-возвратного движения стержня клапана;
• клапанная чашка сильно нагревается в камере сгорания, а втулка передаёт это тепло алюминиевому сплаву головки цилиндров;
• благодаря специальной канавке деталь обеспечивает смазку трущихся поверхностей.

Чугунные детали ВАЗ 2106 — впускные втулки короче выхлопных

Когда элемент запрессован в отверстие ГБЦ, то его верхняя часть меньшего диаметра на несколько миллиметров выступает над поверхностью. Это необходимо, чтобы установить на неё маслосъемный колпачок (он же — сальник клапана), не позволяющий смазке из верхней части двигателя попадать в камеру сгорания через внутреннее отверстие втулки.

Так выглядит выступающая часть, куда надевается маслосъёмный колпачок

Зазор между клапаном и направляющей втулкой

Замена ремня ГРМ ВАЗ 2110 8 клапанов

Покупая новые втулки, побеспокойтесь обзавестись микрометром

Теперь о самом главном — о размерах. Стандартная, заводская втулка имеет диаметр посадки 14,04-14,058 мм. Естественно, что для определения этого размера потребуется микрометр. Диаметр штока стандартного клапана — 7,985-8,0 мм. Посадочные размеры втулок клапанов, которые продаются в магазинах, а тем более на рынке, могут сильно отличаться от номинальных, поскольку такое понятие, как «ремонтные втулки» знакомо далеко не всем продавцам, да и не все производители придерживаются номиналов. Поэтому подбирать втулки нужно только с микрометром и только в комплекте с тем клапаном, с которым втулка будет работать в паре. В идеале, новая втулка должна быть на 0,05 мм больше старой. Допускается увеличение размера на 0,07 мм, но не больше, поскольку направляющая попросту не войдет в тело головки блока и при запрессовке расколется. Что касается отверстия под клапан, то в идеале его шток не должен вообще входить в новую втулку, или же входить с сильным натягом, потому что после запрессовки втулка будет обрабатываться разверткой. Проверка этих параметров при покупке втулок обязательна.

Как определить, что направляющие втулки изношены

Масло в цилиндры попадает и по причине неисправности деталей цилиндро-поршневой группы. Чтобы исключить данную причину, необходимо замерить компрессию. Это исключит неисправность поршневых колец.

Осмотрите свечи зажигания. Наиболее загаженная свеча говорит о проблемах в данном цилиндре. Далее осматриваем мотор на предмет износа направляющих в следующем порядке:

1. Открутите гайки, крепящие клапанную крышку к ГБЦ, и снимите ее.
2. Ослабьте цепь и, совместив метки, открутите и снимите шестерню распредвала.
3. Постепенно и поочередно открутите постель распредвала и снимите ее.
4. Демонтируйте коромысла, разблокируйте пружины клапанов цилиндра, в котором свеча больше всего покрыта нагаром.
5. Аккуратно снимите маслосъемный колпачок и покачайте клапан в стороны, двигая вверх-вниз. Если при движении имеется боковой люфт, то требуется замена втулки.

В рабочем состоянии зазор между клапаном и направляющей минимален и не позволяет клапану двигаться в горизонтальном направлении (только вверх или вниз). Поэтому любое боковое качание означает износ втулки.

Прежде чем покупать новые направляющие, желательно снять клапаны и вместе с ними прийти в магазин. И при выборе обязательно пробуйте их посадку на шток клапана.

Направляющая втулка на штоке клапана должна двигаться легко, но при этом она не должна болтаться.

Необходимо это для того, чтобы в дальнейшем вам не пришлось снова идти в магазин, если втулки по каким-то причинам не подойдут.

Измерение износа направляющей втулки клапана

Прежде чем измерять износ направляющей втулки клапана, необходимо измерить диаметр стержня клапана. Затем с помощью измерителя с разрезным кольцевым щупом измеряется диаметр отверстия в центральной части направляющей втулки клапана. После этого раскрытие кольцевого щупа измеряется с помощью микрометра. Затем измеряется диаметр отверстия на обоих концах направляющей втулки.

Разрез в кольцевом при этих измерениях должен быть ориентирован перпендикулярно оси максимального износа отверстия. Затем вычисляется разница между наибольшим диаметром отверстия в направляющей втулке и диаметром стержня клапана. Если зазор оказывается больше установленного предела, направляющая втулка клапана подлежит ремонту.

Зазор между стержнем и направляющей втулкой клапана можно также определить, измерив с помощью измерителя смещения с циферблатной шкалой люфт клапана, выдвинутого из седла. Необходимо также измерить диаметр стержня клапана.

Большинство американских производителей автомобилей, в двигателях которых используются встроенные направляющие втулки клапанов, рекомендуют расширять изношенные отверстия в направляющих втулках с помощью развертки и заменять клапаны новыми, со стержнями увеличенного, ремонтного диаметра. Если направляющая втулка клапана изношена, то скорее всего изношен и стержень клапана. В этом случае требуются новые клапаны. Но если клапаны заменяются, то безразлично — имеют ли они стержень стандартного диаметра или ремонтный, увеличенного диаметра. Ремонтные клапаны выпускаются обычно с диаметрами стержней, увеличенными на стандартную величину — 0,003, 0,005, 0,015 и 0,030 дюйма. Отверстие в ремонтируемой направляющей втулке развертывается или хонингуется до необходимого диаметра, соответствующего диаметру стержня ремонтного клапана. Зазор между стержнем и отремонтированной направляющей втулкой сохраняется таким же, как у старого клапана. При замене изношенных клапанов ремонтными, имеющими стержни увеличенного диаметра, масляный зазор и характеристики теплопередачи остаются прежними.

Многие компании, занимающиеся капитальным ремонтом двигателей, с целью упрощения ремонта головок, используют ремонтные клапаны со стержнями увеличенного диаметра.

При восстановлении отверстия в направляющей втулке клапана по технологии накаткиу накаточная головка, вращаясь, углубляется в отверстие. В ходе этой операции диаметр отверстия уменьшается за счет вытеснения металла из одних мест в другие. Технология накатки идеально подходит для двигателей со встроенными направляющими втулками клапанов (т.е. несъемными, отлитыми вместе с головкой блока цилиндров и, следовательно, незаменяемыми). Накатку не рекомендуется использовать для восстановления отверстий с износом, превышающим 0,006 дюйма (0,15 мм). В процессе накатки накаточный ролик конической формы, имеющий небольшой диаметр, или резьбонарезной резец со специально затупленной режущей кромкой, вдавливается в стенку отверстия, выдавливая в ней канавку без удаления металла, как показано на рис. 13.39 и 13.40. Металл выдавливается на края канавки, аналогично тому, как мягкий грунт выдавливается колесами автомобиля из колеи на ее края (образуя непрерывный выступ по краям колеи). Накаточная головка приводится в действие дрелью с понижающим редуктором. Развертки, входящие в комплект накаточной головки, развертывают накатанное отверстие ровно настолько, чтобы обеспечить соответствие зазора между направляющей втулкой и стержнем клапана требованиям общих стандартов на восстановленные узлы. Если требуется особая точность, отверстия хонингуются до заданного размера на высокоточном оборудовании. У направляющих втулок клапанов, восстановленных накаткой, зазор обычно вдвое меньше, чем у новых деталей. Но столь небольшой зазор допустим, потому что после накатки в стенке отверстия, по все его длине, остается множество тонких кольцевых выступов, которые удерживают масло, обеспечивая нормальную смазку.

Как определить износ

Работает стержень во втулке постоянно, поэтому внутри происходит чрезмерный износ элементов. Особенно заметен он будет при внушительном пробеге машины. Кроме того, если вы будете использовать смазку низкого качества, это ускорит выработку втулок. Необходимо перед проведением замены определить, насколько сильно изношены элементы.

Использовать можно один из этих методов:

Нутрометр и микрометр. Эти инструменты позволяют измерить на втулках минимальное значение диаметра. Также необходимо измерить максимальное значение диаметра зоны хода стержня клапана. Разность между величинами и будет являться зазором

Обратите внимание на то, что износ стержня конусный и бочкообразный. А также у втулки с высотой изменяется диаметр

Прежде чем проводить замеры, необходимо полностью очистить поверхность от грязи и пыли.
При помощи индикатора часового типа на стойке. В том случае, если зазор больше, нежели необходимо, нужно взять новый клапан и повторить замеры. Если даже при установке нового клапана зазор слишком большой, необходимо поставить новые направляющие.

Процесс установки заднего колеса

Правильно выполнить установку заднего колеса поможет четкое следование обратному порядку действий при демонтаже. Для этого придерживаемся следующего алгоритма:

Цепь надевается на звездочку самого меньшего размера. После этого колесо вставляется в крепление корпуса велосипеда

Важно проследить, чтобы ось окончательно закрепилась в пазах рамы.
На следующем этапе следует затяжка гаек или эксцентриков с необходимым усилием, чтобы колесо потом не выскочило из рамы.
Если на велосипеде используются ободные тормоза – это дальнейший шаг. Главное, застегнуть их строго в обратной последовательности

В противном случае поездка окажется не такой уж безопасной.

По завершении установки колеса необходимо устроить небольшое тестирование велосипеда с целью проверки работоспособности всех деталей. Не стоит пренебрегать техническим обслуживанием всех деталей и механизмов велосипеда. Ведь только так можно продлить их ресурс.

Ошибки при обработке направляющих и притирке клапанов

Несоосность направляющей клапана или седел клапанов

Причина:
При обработке ГБЦ седло клапана или его направляющая были неправильно центрированы.

Следствие:
Клапан не закрывается надлежащим образом, перегревается и прогорает в области седла. Из-за односторонней нагрузки на головку клапана возможны также усталостные изломы в области стержня клапана

Слишком большой зазор в направляющих клапанов.

Причина:
Зазор в направляющих клапанов слишком большой, т. к. они сильно изношены или были слишком широко рассверлены при ремонте.

Следствие:
Вследствие прорыва горячих газов возможно сильное нагарообразование в области стержней и направляющих. Ход клапана становится тяжелым, клапан больше не закрывается. В результате это приводит к перегреву (прогоранию, плавлению) поверхности седла

Слишком малый зазор в направляющих клапанов.

Причина:
При восстановлении и ремонте головки блока направляющих клапанов диаметр направляющих был неправильно замерен и оказался слишком мал.

Следствие:
Недостаток смазки, тяжелый ход и заклинивание стержня клапана в направляющей при расширении от нагревания при работе двигателя. В результате это может также привести к перегреву в области головки или седла клапана.

Как самому менять направляющие втулки клапанов

Сначала рассмотрим способ выпрессовки направляющих втулок клапанов при помощи оправки, так как указанный способ является распространенным. Перед заменой втулок снимаются пружины и сами клапана. Как уже было сказано выше, оправка для выпрессовывания втулок клапанов используется ступенчатая. Ступенька необходима для того, чтобы снизить риск повреждений посадочного гнезда в головке блока. Меньший диаметр оправки позволяет ей войти во втулку на 3-4 см, причем с зазором. Больший диаметр позволяет свободно пройти через гнездо в ГБЦ.

Отметим, что зачастую бронзовые втулки достаточно легко выпрессовываются из головки, так как установлены с относительно слабым натягом. Если же необходимо выпрессовать направляющую втулку клапана из более жесткого материала, тогда ГБЦ следует предварительно нагреть до температуры 140-160 градусов Цельсия в электропечи или до 80-90 градусов в емкости с горячей водой. Нагрев головки блока цилиндров позволит уменьшить натяг.

В крайних случаях плотно запрессованную втулку нужно высверливать.

Обратите внимание, делать это разрешается только на станке, так как попытки высверлить втулку клапана дрелью приведут к перекосу и повреждениям посадочного гнезда. Втулку также желательно высверливать не до конца, то есть оставлять стенки толщиной около 1-го миллиметра

Так снижается риск повреждений гнезда, а сам остаток втулки легко удаляется оправкой.

Следующим шагом становится обязательный замер натяга новой втулки перед установкой в головку, так как строго запрещается производить запрессовку новых втулок до измерения натяга. Для замеров натяга понадобится определить диаметр гнезда и направляющей втулки. Допускается показатель на отметке от 0.03 до 0.05 мм. Этот показатель следует понимать как то, что диаметр новой втулки превышает диаметр посадочного гнезда на указанную величину.

Слабый натяг по причине гнезда потребует увеличения диаметра гнезда, куда потом устанавливается ремонтная втулка увеличенного размера. Рассверливать гнездо в ГБЦ также нужно исключительно на станке, что позволит избежать возможного перекоса при выполнении нового отверстия. Что касается степени натяга ремонтной втулки, данный показатель следует максимально увеличить, так как в новом отверстии материал более твердый и имеет большую шероховатость на поверхности стенок.

Чтобы запрессовать новые втулки клапанов головку блока следует повторно нагреть в печи аналогично способу снижения натяга при снятии. Параллельно с этим новые втулки охлаждают. Запрессовка новых втулок без нагрева ГБЦ является неправильной. Это касается алюминиевого сплава ГБЦ, в котором происходит деформация при наличии сильного натяга. После такой установки итоговый натяг будет меньше необходимого. В результате после сборки мотора и его нагрева при работе направляющая втулка клапана не будет иметь плотной посадки, а сам клапан в указанной втулке начнет страдать от перегревов. Перегрев клапана будет происходить в результате того, что эффективность отвода избыточного нагрева от стержня клапана к ГБЦ существенно снизится. Неисправность будет быстро прогрессировать, втулка начнет болтаться в посадочном гнезде, что потребует повторной разборки двигателя для проведения ремонта.

Теперь перейдем к тому, как установить направляющие втулки клапанов в головку блока цилиндров. Саму запрессовку реализуют при помощи описанной выше оправки, по которой следует нанести молотком пару резких ударов. Учтите, наличие на новой втулке специального тонкого пояса для размещения маслосъемного колпачка обязывает к тому, чтобы оправка ни с одной стороны не опиралась на данный пояс. Игнорирование данной рекомендации может привести к тому, что втулка деформируется или окажется сломанной.

Завершением процесса установки направляющих втулок клапанов ударным способом является финальная калибровка отверстий. Данную процедуру выполняют при помощи разверток. Рекомендуется использовать алмазные развертки, так как данный инструмент более долговечен и обеспечивает стабильный предсказуемый результат сравнительно с обычными стальными развертками. После обработки отверстий необходимо выполнить проверку зазоров клапанов во втулках с учетом рекомендуемых параметров. Зазоры впускных клапанов должны быть на 0.01 мм меньше по сравнению с выпускными, которые сильнее нагреваются при работе (например, 0.02 — 0.04 против 0.03 — 0.04 мм). Отметим, что добиваться минимально допустимых зазоров не обязательно. Следует добавить, что данное утверждение особенно актуально для выпускных клапанов, так как малые зазоры в направляющих втулках могут привести к их заклиниванию.

Запрессовка направляющих

Засовываются обратно направляющие точно так же, как и высовываются, только наоборот. Есть несколько вариантов сделать это: одни делают посадку более качественной, другие проще реализуются.

Легче всего запрессовывать направляющие, если нагреть головку или охладить втулку. Чем больше будет разность температур у деталей, тем меньший будет меньше натяг и меньше усилий усилий придётся приложить при запрессовке.

Чем меньше нужен натяг у пары втулка-головка и чем твёрже материалы деталей, тем меньше потребуется разность температур. Дело в том, что мягкие металлы при запрессовывании могут нагартовываться, тем самым уменьшая натяг. Мягкий металл просто сминается под более твёрдым. А если обе детали из мягкого металла (алюминиевая головка и бронзовая втулка), то в процессе запрессовывания при натяге свыше 0,05 мм детали схватятся с образованием задиров. Из-за этого будет меньший теплоотвод и клапан может заклинить, а втулка при меньшем натяге вылетит из посадочного отверстия. Но хватит теории, перейдём делу.

Самая простая запрессовка осуществляется ударным способом- молотком через оправку, чтобы не сбить торец втулки. Если не нагревать-охлаждать детали, то втулку надо хотя бы смазать маслом, иначе дело пойдёт совсем плохо.

Более щадящий режим запрессовки может гарантировать винтовое приспособление, оно хотя бы кромку не собьёт. Продеваем шпильку через втулку и посадочное отверстие, накручиваем гайки через проставки, снизу упираем в седло клапана, а сверху в направляющую втулку. По мере накручивания гаек втулка будет запрессовываться.

Похожие:

Инструкция, руководство по применению

Причины поломки деталей и их последствия

Характерная особенность направляющих элементов заключается в том, что они не выходят из строя в один момент, а изнашиваются постепенно. Срок «жизни» деталей на авто бюджетной категории составляет от 180 до 300 тыс. км, а на более дорогих иномарках может достигать 1 млн км. На процесс износа влияет несколько факторов, могущих его ускорить:

• качество применяемого моторного масла и своевременность его замены;
• температурный режим работы силового агрегата, чем чаще мотор перегревается, тем быстрее изнашиваются трущиеся поверхности;
• качество топлива и горючей смеси, чьи пары проникают в любые неплотности и вносят свою лепту в процесс медленного разрушения деталей.

Нагар на штоке разрушает втулку довольно быстро

Примечание. На рабочий ресурс всех элементов газораспределительного механизма также влияет исправность системы питания и зажигания. Когда в результате неполадок возникают хлопки в топливный либо выхлопной коллектор, то смазка между парой клапан — втулка смывается несгоревшим бензином, отчего несколько секунд механизм работает «на сухую».

Изношенная деталь характеризуется «разбитым» внутренним отверстием, в результате чего шток клапана начинает в нём слишком свободно ходить, а потом появляется люфт. Стержень перекашивается в процессе работы, а тарелка плохо совмещается с седлом, герметичность сопряжения постепенно теряется. Из камеры сгорания в механизм прорываются газы, а сверху попадает масло, в результате чего образуется нагар. Он тоже способствует ускорению износа, быстро приводя деталь в полную негодность.

Конструкция направляющей втулки

Трактор МТЗ 82 Регулировка клапанов с протяжкой головки цилиндров Не было бы такой истории с заменой втулок клапанов и седел, если бы все головки блока были отлиты из чугуна. В таком случае монолитная чугунная головка, как на некоторых моделях Форд, Опель, старых УАЗ и некоторых грузовых автомобилях, обеспечивает необходимую соосность сопряжения клапанная тарелка/седло и проблемы снимаются. Но большинство современных автомобилей имеют головки блока из сплавов, а в отлитые головки запрессовываются седла и направляющие втулки.

Направляющие ВАЗ 2109 изготовлены из износостойкого материала, как седла клапанов, запрессованы в головку на горячую, поэтому процедура их замены не так проста, как хотелось бы. А менять иногда нужно, потому что втулка хоть и прочная, но изнашивается, а при этом теряется соосность клапана и седла и, как следствие, герметичность. Чем больше клапанов в головке, тем проблема актуальнее. В головках на 16 клапанов ВАЗ 2110 и на Приоре ситуация ничуть не лучше и работы по замене втулок ровно в два раза больше.

Установка

Сильно долго и много тут говорить я не буду. Демонтаж направляющих из ГБЦ возможен молотком с помощью специальной оправки. Предварительно или вся гбц или один канал клапана нагреваются. В своей мастерской, обычно я делаю это при помощи мощного строительного фена. Монтаж только запрессовкой, опять же с помощью специальных приспособлений. НИКАКОГО ударного инструмента. Как было сказано выше, направляющие клапанов сделаны из чугуна, это хрупкий материал. От удара будут микротрещины, и вы потом замучаетесь менять МС колпачки, ломать голову и искать, куда же уходит масло.

Важный момент, это развертка направляющих, после запрессовки. К большому сожалению, в папуас-сервисах и у некоторых «великих мотористов», очень похабное отношение к гбц классики и нивы. Формулировка: это в любом виде будет работать. Как правило, развертка на 8 мм служит в этих фирмах, уже несколько лет и как следствие не режет, а скорее давит стенки.  Между тем, чугун очень быстро тупит режущие кромки у инструмента и как правило после десятка гбц, развертка уже «садится». Результат – большой зазор и качество рабочей поверхности, как после сверла, а должно быть «почти зеркало»

Обратите на это внимание. Зазоры, по которым я работаю, были взяты из методички Фиата, написанной для автоВАЗа

Они должны быть 8.02-8.04. Для впускных клапанов и для выпускных клапанов, суммарный зазор клапан-направляшка на сотку отличается, но это не принципиально.