Восстановление постели коленвала
Ремонт постелей коленчатого вала в компании Механика. Восстановление коленчатого вала.
Заказать услугу
Ваше имя
*
Номер телефона
*
Ваш вопрос
*
Услуга
Отправляя форму, вы соглашаетесь
c политикой конфиденциальности
Ремонт постелей коленчатых валов
В процессе эксплуатации двигателя постель коленчатого вала испытывает значительные динамические нагрузки. Со временем, опоры коренных шеек коленчатого вала «разбиваются», их геометрия нарушается. Это естественный процесс, такой же, как износ цилиндров или поршневых колец. Однако, не редко в непростой жизни двигателя случаются нештатные ситуации, такие, как перегрев, работа без масла или с недостаточным его (масла) давлением, гидроудары, обрывы ремня ГРМ и т. д. и т.п. Все перечисленное может приводить к самым разнообразным повреждениям деталей и узлов двигателя в т.ч. постели коленчатого вала от проворачивания вкладышей, до обрыва болтов крепления крышек коренных опор. Бывает также, что деформируются поверхности разъема, как на крышках, так и в блоке цилиндров, но это отдельная большая тема, которую в рамках данной статьи мы рассматривать не будем. Случается, что единственным надежным способом устранения перечисленных повреждений является замена блока цилиндров, но в большинстве случаев постель коленчатого вала можно отремонтировать, что позволяет сэкономить значительные суммы, особенно если объектом восстановления является двигатель грузового автомобиля.
(фото: ремонт постелей коленчатого вала, расточка в ремонтный размер)
Расточка в ремонтный размер
Наиболее простым и «правильным» способом восстановления геометрии постели коленчатого вала является расточка в ремонтный размер. Это возможно, если производятся ремонтные (т. е. с увеличенным наружным радиусом) вкладыши. В этом случае, крышки опор коренных устанавливают в их посадочные места в блоке цилиндров, затягивают крепежные болты надлежащим моментом и производят измерения диаметров коренных опор. Цель этих измерений – установить выйдет ли постель коленчатого вала в имеющийся ремонтный размер.
Если постель в ремонтный размер выходит, блок цилиндров устанавливают на горизонтально расточной станок, выставляют скалку в ось коленчатого вала, выставляют резец, так чтобы получить необходимый диаметр и последовательно растачивают все опоры коренных шеек коленчатого вала. При таком способе восстановления ось постели коленчатого вала никуда не смещается и, следовательно, сохраняются все связанные с этим заводские параметры, такие, как выступание поршней и расстояние между осями приводных шестеренок и шкивов.
Расточка с занижением крышек опор коренных шеек коленчатого вала
Если ремонтные вкладыши для данного двигателя не предусмотрены или постель коленчатого вала не выходит в ремонтный размер применяется восстановление с занижением крышек коренных опор коленчатого вала. Крышки устанавливают на плоско шлифовальный станок и занижают плоскость разъема, обычно на 0,5 мм. Далее, заниженные крышки устанавливают в посадочные места в блоке цилиндров, крепежные болты затягивают надлежащим моментом и блок помещают на горизонтально расточной станок. Технология расточки, в целом, такая же, как и при описанной выше расточке в ремонтный размер, только растачивают постель в номинальный заводской размер (созданный за счет занижения крышек эллипс, позволяет сделать это). Однако имеется и ряд отличий. В случае с заниженными крышками ось постели коленчатого вала неизбежно смещается. В большинстве случаев, крышки опор коренных шеек коленчатого вала страдают существенно больше, чем ответные сегменты в теле блока цилиндров т.к. при работе двигателя, крышки подвергаются большим нагрузкам. Это позволяет в процессе расточки постели, выставить скалку таким образом, чтобы резец снимал металл в основном с рабочих поверхностей крышек, а ответные сегменты в теле блока затрагивал минимально.
Если двигатель просто «доехал» до ремонта и никаких особенных катаклизмов не происходило, то смещение оси при расточке мало настолько, что практически не сказывается на характеристиках двигателя и не требует каких-то «компенсирующих» это смещение операций перед сборкой двигателя.
Если же повреждения постели коленчатого вала вызваны не естественными причинами, а, например, проворачиванием вкладышей, то выработка может находиться не только в крышках, но и в теле блока. В таком случае, так-как выработку убирать необходимо, приходится снимать металл и «в блоке», а значит смещать ось постели коленчатого вала. Смещение оси влияет в первую очередь на выступание поршней. Если после расточки постели коленчатого вала, это выступание не соответствует допуску, проблему можно решить, изменением межосевого расстояния в шатунах (предпочтительно) или торцовкой поршней. Но вот если двигатель имеет шестеренчатый привод ГРМ, а смещение оси постели коленчатого вала значительно, то шестеренки могут «сойтись». Бороться с этой проблемой гораздо сложнее, чем с выступанием поршней и во многих случаях овчинка не стоит выделки и лучше бы было заменить блок цилиндров, но ко всеобщему счастью, существуют еще способы восстановления постели коленчатого вала при помощи напыления.
(фото: ремонт постелей коленчатого вала)
Расточка с напылением
В формате этой статьи нет смысла подробно излагать технологию т.к. вариантов много и все зависит от количества «убитых» опор и степени их «убитости». Рассмотрим распространенный случай. Имеем блок цилиндров четырех цилиндрового двигателя (пусть это будет OM651 с шестеренчатым приводом ГРМ), соответственно 5 опор коренных шеек коленчатого вала. Из этих опор 4 имеют умеренный износ и их можно восстановить расточкой в ремонтный размер (такие вкладыши выпускают), а вот крайняя, самая дальняя от масляного насоса опора изношена так, что в ремонтный размер не выходит. Можно было бы занизить одну крышку, да, вот неприятность, крышки на этом объединены в «плиту», а в «плите» этой находятся балансирные валы с приводными шестернями, поэтому «плиту» занижать нельзя (шестерни сойдутся). Вот здесь и выручает холодное напыление. Точно также, как в вышеописанных случаях, устанавливают «плиту», затягивают крепежные болты и помещают блок цилиндров на станок. От «живых» опор выставляют скалку и растачивают «убитую» опору в размер превышающий заводской на 1,5-2,0 мм. Затем плиту снимают и наносят на обработанные поверхности слой метала при помощи специального оборудования. Процесс напыления, если совсем коротко, происходит за счет того, что мелкие частицы алюминия или другого металла/сплава вылетают из сопла увлекаемые струей сжатого воздуха со сверхзвуковой скоростью и «прилипают» к наращиваемой поверхности. Т.о. создается «напыленный слой», который затем можно обрабатывать. После напыления «плита» снова устанавливается на блок и производиться расточка постели в ремонтный размер, как описано выше. После расточки, на напыленной опоре необходимо еще восстановить проточки под замки вкладышей, тщательно очистить все каналы от алюминиевой пыли и блок цилиндров готов к сборке.
Конечно, расточка постели коленчатого вала имеет массу нюансов и если писать о ней подробно, то получится книга порядочной толщины. В данной статье мы рассказали по сути лишь основные положения, которые, как мы надеемся, не смотря на краткость дают общее представление о данной востребованной операции.
Наши работы
-
Ремонт постелей коленчатого вала в компании Механика
-
Ремонт коленчатого вала
Как восстановить и отремонтировать постель коленвала двигателя
При ремонте двигателя автомобиля приходится восстанавливать опорные поверхности (постель) вала. Рассмотрим основные дефекты, возникающие при повреждении постелей коленвала и как восстановить своими руками.
Часто возникающие дефекты
Наиболее частый дефект цилиндрических поверхностей - отклонение формы их поперечного сечения от окружности, проявляющееся в виде эллипсности. Причины различные. Эллипсность отверстий может возникнуть в результате нормальной, но продолжительной эксплуатации двигателя. Тогда наблюдается практически одинаковое увеличение диаметров всех отверстий в сравнении с номинальным значением. Причем деформируются наименее жесткие части опоры - коренные крышки. Такое характерно для большинства двигателей с чугунными блоками.
У двигателей с блоками из легких сплавов после пробега 200-300 тыс. км обнаруживается иная картина. Эллипсность отверстий постели образуется за счет увеличения их размера в плоскости разъема опор блока с коренными крышками. Как правило, разность диаметров, измеренная в плоскости разъема опоры и перпендикулярно ей, может составлять величину до 0,05 мм.
Эллипсность отверстий постели может наблюдаться при малых пробегах как результат нарушения режима смазки коренных подшипников. Начальная стадия процесса сопровождается резким повышением температуры в зоне контакта шейки и вкладыша, что приводит к нагреву постели вала, непосредственно контактирующей с подшипниками. В результате происходит ослабление конструкционных элементов опор вала, прежде всего болтов и крышек. При этом геометрия отверстия в опоре нарушается.
Двигатели, имеющие легкосплавный блок цилиндров, также страдают от перегрева. У них форма отверстий постели искажается в основном за счет изменения геометрии алюминиевых частей опор.
Серьезное повреждение поверхностей постели происходит, когда повышение температуры в зоне трения шейки с подшипником приводит к полному расплавлению антифрикционного слоя и «прихвату» вкладыша. Проворачивание вкладыша вызывает быстрое истирание опорных поверхностей шейки. Чаще повреждается одна из опор, имеющая наихудшие условия смазки.
Ремонт постелей коленвала
Для восстановления работоспособности коленвала, любые отклонения размера отверстий постели от номинала, превышающие величину 0,02 мм, нужно устранять. В зависимости от глубины повреждения постели, применяются различные способы ремонта. Они преследуют цель: восстановить требуемый размер и строгую форму отверстий в опорах, необходимые для нормальной работы подшипников.
Основной прием, применяемый при ремонте, - занижение высоты коренных крышек. Таким образом удается создать необходимый припуск на последующую механическую обработку отверстий в номинальный размер. Обработка постели выполняется растачиванием или хонингованием, что определяется требуемой глубиной обработки.
Технология восстановления не сложная и осуществима при наличии нужного оборудования. Данный метод имеет особенность. Обработка постели с занижением крышек вызывает смещение оси отверстий в сторону опорных поверхностей блока. При аккуратной обработке оно составляет примерно половину от величины эллипсности отверстий. Естественно, ось коленвала, установленного в отремонтированную постель, также сместится на указанную величину.
Последствия при изменении положения оси коленвала (более 0,08 мм)
- Может нарушиться работоспособность переднего и заднего сальников, вплоть до потери их герметичности.
- Возможны проблемы при стыковке двигателя с коробкой, а также негативное влияние на работу агрегатов трансмиссии, особенно касается автоматических трансмиссий. Из опыта известно, что для АКПП критичным является смещение 0,05 мм, а для механических коробок - 0,1 мм.
- Смещение оси вала изменяет размер камеры сгорания, влияя на степень сжатия. К этому наиболее чувствительны дизельные двигатели. Камера сгорания, имеющая небольшую высоту, расположена в головке блока, и незначительное увеличение высоты подъема поршня может привести к «встрече» с ГБЦ.
При очень значительном повреждении одной из опор вала проверяют и при необходимости восстанавливают геометрию остальных, используя метод занижения крышек. Т.к. крышку поврежденной опоры можно безболезненно занизить на большую величину, рассматривают варианты ремонта «блочной» части.
- Как самому измерить компрессию двигателя
С нею можно поступить по-разному: подобрать подходящий вкладыш под увеличенный наружный размер или изготовить вставку П-образного сечения, которую приваривают к предварительно расточенной поврежденной поверхности. Окончательную обработку отверстия «в размер» выполняют растачиванием относительно оси уже обработанных опорных отверстий.
Из возможных вариантов выбирается такой, который позволяет достичь цели с минимальным смещением оси вала и минимальными изменениями конструкции двигателя.
Восстановление двух моделей двигателей – Музей беспроводной связи и пара в Новой Англии
В целом существует два класса игрушечных паровых двигателей: генераторы, изготовленные из гнутого и сварного листового металла, и двигатели двойного действия с золотниковыми клапанами, включающие литые и обработанные компоненты.
В этой статье речь пойдет о двух двигателях последней разновидности. Частью процесса реставрации является этап открытия, когда определенные особенности или модификации могут привести к размышлениям о прошлой истории. Эти два двигателя кажутся довольно старыми, и один определенно имеет признаки предыдущей реставрации.
Восстановление вертикального двигателя
Фото 1. Вертикальный двигатель двойного действия в состоянии получения. (Нажмите на любое изображение, чтобы увеличить его.)Состояние вертикального двигателя двойного действия в состоянии поставки показано на Фото 1 . Не было никаких опознавательных знаков или особенностей, которые я мог бы найти. Несмотря на то, что он работал довольно хорошо в том виде, в котором он был получен, неприглядное дисковое колесо и беличья впускная труба (не показана) пришлось убрать. Кроме того, коленчатый вал был погнут, что привело к раскачиванию дискового колеса. Этот двигатель имеет диаметр цилиндра 0,75 дюйма, ход поршня 0,62 дюйма и общую высоту 5 дюймов. После того, как было сделано несколько фотографий с разных ракурсов, началась разборка с тщательной каталогизации расположения деталей, чтобы обеспечить правильную повторную сборку. Одна интересная особенность заключалась в том, что две опорные колонны сделаны из латуни, а две из стали, что указывает на возможную предыдущую реставрацию. Во время разборки я добавил метки на клапанную крышку и коренные подшипники.
Несколько попыток выпрямить коленчатый вал не увенчались успехом, и, поскольку эксцентрик все равно сильно изношен, я решил построить новый вал и эксцентрик. Оригинальный кривошипный диск был обжат и закреплен на валу, поэтому его тоже нужно было заменить. Кроме того, шатунный палец имел диаметр 0,120 дюйма, тогда как отверстие в шатуне было изношено примерно до 0,125 дюйма. Новый узел коленчатого вала включает коленчатый вал ( Деталь 1 ), коленчатый диск с противовесом ( Деталь 2 ), шатунный палец ( Деталь 3 ) и эксцентрик ( Деталь 5 ). Первоначальный узел коленчатого вала, новый узел коленчатого вала и эксцентрик с повторной расточкой показаны на Фото 2 сверху вниз. Я никогда раньше не обрабатывал ничего подобного этому кривошипному диску, поэтому необходимо было разработать новый процесс.
Фото 2. Старый и новый узлы коленчатого вала и переработанный эксцентриковый ремень.Для обработки нового кривошипного диска использовались следующие этапы:
- Кусок латунного круглого стержня диаметром 1 дюйм удерживался в 3-кулачковом патроне. Деталь была облицована и 0,9Диаметр 0 дюймов, достаточно длинный, чтобы его можно было отрезать. Затем толщина 0,18 дюйма была вывернута, чтобы оставить ступицу открытой примерно на 0,08 дюйма.
- Внутренняя деталь была повернута, включая элемент 30o. Я заточил инструмент шириной около 0,15 дюйма с внешней режущей кромкой, сформированной так, чтобы оставить профиль 30°. Просверлите и расширьте отверстие 3/16 дюйма и отсоедините его.
- Затем закрепите деталь на алюминиевом стержне ( Деталь 4 ) в тисках с помощью винта #10-32, который точно входит в отверстие 3/16”.
- Используя маховики X-Y фрезерного станка, найдите два отверстия диаметром 1/8 дюйма и просверлите их. Эти отверстия необходимо фрезеровать, а не сверлить, поскольку край выступает за пределы диаметра 0,90 дюйма кривошипного диска. Я использую эти отверстия и стопорный штифт ( Деталь 4 ), чтобы гарантировать, что деталь не будет вращаться при последующих фрезерных операциях. Конец стопорного штифта диаметром 0,19 дюйма будет упираться в первый скос, пока фрезеруется второй скос. Теперь найдите, отцентрируйте, просверлите и нарежьте отверстие № 5-40.
- Фото 3. Частично обработанный кривошипный диск, установленный в приспособлении на фрезе.
Вставьте стопорный штифт 1/8” в одно отверстие и плунжерным фрезерованием радиусом 3/16” на дальней стороне. Затем переставьте штифт в другое отверстие и выполните плунжерное фрезерование следующей стороны. Деталь, установленная на зажимном приспособлении в тисках на этом этапе, показана на Фото 3 со стопорным штифтом, видимым в ближайшем отверстии.
- Теперь поверните фрезерные тиски, используя угловой блок 10o. Установите стопорный штифт 1/8” с одной стороны для чистового фрезерования скоса с другой стороны. Я выровнял концевую фрезу 3/8 дюйма, используя ранее отфрезерованный радиус, а затем удалял примерно 0,02 дюйма глубины за раз, чтобы сформировать наклон. Теперь переместите стопорный штифт в отверстие на стороне только что обработанного скоса и поверните стол на 10 градусов в другом направлении, чтобы фрезеровать второй скос. Я признаю, что в этих операциях была определенная регулировка «на глаз», но любая небольшая асимметрия не будет заметна.
- Теперь аккуратно отшлифуйте оставшийся выступающий материал на стороне, противоположной противовесу, чтобы он был почти заподлицо с ранее выточенной поверхностью. Я делал это на глаз с точностью до нескольких тысячных.
- Установите деталь вертикально в фрезерные тиски, чтобы центрировать сверло, просверлите и нарежьте резьбу в отверстии #2-56 для установочного винта. Я считаю, что эти маленькие отверстия не нуждаются в плоской поверхности, чтобы начать центральное сверло, поскольку оно уже достаточно жесткое.
- Последний шаг — сломать острые края несколькими тонкими напильниками.
Поскольку эксцентриковая планка имела значительный износ (не менее 0,01 дюйма от круглости), я расточил ее до тех пор, пока внутренний диаметр не стал равномерно гладким, используя 3-кулачковый станок, в результате чего внутренний диаметр составил 0,637 дюйма. Внешний диаметр нового эксцентрика ( Деталь 5 ) был отрегулирован соответствующим образом, и окончательный поворот выполнялся на 0,0005 дюйма за один раз до тех пор, пока лента не скользила по эксцентрику с плавным скольжением. При сохранении того же хода (0,180 дюйма) движение клапана осталось таким же, как и в оригинале. Чтобы повернуть эксцентрик, начните с куска латунного круглого стержня ¾ дюйма, смещенного в 4-кулачковом патроне на 0,09 дюйма.0”. Просверлите и расширьте отверстие 3/16 дюйма и поверните ступицу диаметром 0,40 дюйма. Переместите деталь в 3-х кулачковый патрон, чтобы выточить наружный диаметр и канавку направляющего штифта. Коленчатый вал ( Деталь 1 ) и шатунный палец ( Деталь 3 ) используют прямые токарные, резьбонарезные и фрезерные операции, поэтому я не буду подробно останавливаться на них. Переместите эксцентрик на фрезу, просверлите и нарежьте отверстие № 3-48 для установочного винта.
Предполагается, что исходный маховик отсутствовал, так как диск диаметром 3 дюйма в Фото 1 был слишком уродлив, чтобы быть оригинальным оборудованием. Я хотел лучше представить этот двигатель, поэтому решил найти маховик на замену. Как оказалось, со временем мне предстояло обтачивать два новых маховика. Я смог купить хорошую грубую чугунную отливку из Cole’s Power Models, Inc. , которую я обточил до диаметра 1,8 дюйма и ширины 0,3 дюйма. Захват этой грубой отливки на токарном станке оказался для меня проблемой, так как 5 спиц и небольшой размер исключали использование 3-х кулачкового патрона.
Фото 4. Чугунный маховик, закрепленный на приспособлении.Я закрутил с помощью компонентов приспособления, показанных в Детали 6 , где алюминиевая прокладка служит прокладкой, а латунное кольцо служит зажимом, используя три винта № 6-32, как показано на Фото 4 . Я осторожно затянул винты и последовательно прокрутил их несколько раз, пока не подумал, что колесо не будет проскальзывать во время поворотов, но осторожно, чтобы не перетянуть и не сломать что-нибудь. Затем нужно было центрировать деталь в 4-х кулачковом патроне и обтачивать наружный диаметр, одну сторону и одну ступицу. Я также немного повернул внутренний диаметр обода, чтобы улучшить внешний вид.
Фото 5. Черновые и обработанные маховики.Переверните маховик, стараясь держать его одной стороной вверх. Затем отцентрируйте, поверните вторую сторону и ступицу, просверлите и рассверлите отверстие 3/16 дюйма для коленчатого вала. Затем установите маховик на фрезу, чтобы просверлить отверстие № 2-56 для установочного винта. Последним шагом является установка маховика на коленчатый вал и выравнивание обода с очень легкими надрезами, если это необходимо, до тех пор, пока он не будет работать без каких-либо колебаний. Черновой и готовый варианты показаны на Фото 5 .
Как будет более подробно описано позже, этот небольшой маховик позволял двигателю работать, но только при минимальном давлении воздуха 6 фунтов на квадратный дюйм, а я хотел, чтобы он работал при более низких давлениях. Я купил бронзовое литье у PM Research, Inc. . в результате чего после механической обработки получился маховик диаметром 2,6 дюйма и шириной 0,5 дюйма. С шестью спицами эту отливку можно было удерживать в 3-кулачковом патроне, при этом кулачки выдвигались на обод для обработки. Я очень доволен этим маховиком, который позволяет работать при давлении менее 2 фунтов на квадратный дюйм, и теперь у меня есть хороший чугунный маховик, готовый для будущего проекта.
Фото 6. Восстановленный вертикальный двигатель с чугунным маховиком.Последними этапами были обработка штуцера воздухозаборника с зазубринами, очистка всех деталей, покраска основного литья, направляющей крестовины и цилиндра, а затем нанесение тонкого слоя легкого масла на все стальные детали, поршень и клапан, а затем повторная сборка. . Окончательный результат этой работы, включая чугунный маховик, показан на Фото 6 .
Восстановление горизонтального двигателя
Фото 7. Горизонтальный двигатель двойного действия в состоянии получения.Этот интересный небольшой горизонтальный двигатель двойного действия ( Фото 7 ) имеет некоторые неожиданные особенности и претерпел по крайней мере одну предыдущую реставрацию, о чем свидетельствуют заглушки и повторно нарезанные отверстия в цилиндре и направляющей траверсы, а также многочисленные отверстия. , некоторые заглушены, в деревянной части основания. Габаритные размеры составляют 3,7 дюйма x 6 дюймов x 3 дюйма в высоту с диаметром отверстия 0,63 дюйма x 0,80 дюйма и ходом с маховиком диаметром 2 7/16 дюйма. Судя по некоторым крепежным элементам, на самом деле это может быть диаметр отверстия 16 мм и ход 20 мм. Единственная маркировка, которую я смог найти, это «200H», выбитая на нижней стороне деревянной части основания. Тщательный осмотр Фото 7 показывает лопнувшую прокладку в паровой камере, которая вызвала такую утечку воздуха, что у этого маленького двигателя не было никакой надежды на запуск. Здесь использован интересный конгломерат металлов; медь для цилиндра, латунь для одной головки цилиндра и сталь для другой, алюминий и сталь для узла направляющей крейцкопфа, кусок стали толщиной 12 мм для опорной плиты и отливка из дерева и стали для основания.
До и во время разборки я тщательно сфотографировал и записал опознавательные знаки и взаимное расположение всех деталей. Это было особенно важно для сборки коленчатого вала, как показано на рис. 9.0009 Деталь 7 . На подшипниках коленчатого вала были отмечены метки и отмечено расположение толстых медных и тонких латунных прокладок. Этот чертеж не обязательно должен быть в масштабе — он достаточно точен, чтобы его можно было собрать. Еще одна важная вещь, которую необходимо записать, - это взаимосвязь между эксцентриком и кривошипным диском, чтобы получить синхронизацию в том виде, в котором она была получена изначально (если нет проблем с работой).
При получении станина двигателя была покрыта толстым слоем краски поверх толстого слоя ржавчины, что делало ее поверхность неровной. У маховика были черные спицы и красная краска по бокам обода, что мне не показалось подходящей цветовой схемой. Также такой же густой черной краской были покрыты кривошипный диск, основание крестовины и коренные подшипники. Несколько применений средства для удаления краски с последующей тщательной обработкой мелкой наждачной бумагой на плоской поверхности и небольшой проволочной щеткой во вращающемся инструменте вернули эти детали к голому металлу. После обезжиривания опорную плиту покрасили черной глянцевой эмалью, а спицы маховика матовой красной.
Этот двигатель включает набор крепежных деталей, некоторые стандартные и не очень стандартные, в том числе 2-56, 3-48, 3-56, 5-40, 6-32, ¼-28 и ¼-40, а также 2,2 × 0,45 мм, 2,5 × 0,45 мм и 3,0 × 0,60 мм. Направляющая поперечной головки была переработана в ходе предыдущей реставрации. Три винта были латунными (2,2×0,45 мм), а четвертый — стальными (2,5×0,45 мм). Сопрягаемые резьбовые отверстия для двух латунных винтов были заглушены латунью и повторно нарезаны резьба. Кроме того, в какой-то момент в далеком прошлом головки цилиндров были повернуты, а корпус цилиндра повторно нарезан. Первоначальные резьбовые отверстия были довольно темными и заполнены грязью. Я рад, что не уронил и не потерял ни один из этих винтов, поскольку некоторые из них будет трудно заменить.
Фото 8. Оригинальные прокладки паровой коробки, крышка и частично готовые сменные прокладки.Прокладки паровой камеры от предыдущей реставрации были вырезаны из картона толщиной 0,03 дюйма, и я сделал замену из маслостойкого и термостойкого прокладочного материала толщиной 1/64 дюйма, доступного в McMaster-Carr, , деталь № 9470K25. С помощью острого канцелярского ножа вырежьте центр, затем проделайте отверстия для прокладок, затем вырежьте внешний размер. Старые прокладки и частично выловленные новые прокладки показаны в .Фото 8 . Во время сборки у меня возникли проблемы с винтами для паровой коробки. Сначала я думал, что они все одного размера, но там было три винта #3-48 и один #3-56. Винты 3-48 имели диаметр от 0,090 до 0,093 дюйма, а винт 3-56 — 0,090 дюйма. Поскольку стандартная винтовая резьба № 3-48 имеет диаметр 0,098 дюйма, я был достаточно уверен, что смогу вкрутить метчик 3-48 в каждое из отверстий.
Фото 9. Оригинальные винты паровой коробки и частично готовые замены.Новые винты паровой коробки были выточены и нарезаны резьба, как показано на Фото 9 на разных стадиях завершения. Повторная сборка прошла гладко после того, как все движущиеся части и неокрашенные стальные детали были покрыты слоем легкого машинного масла. Я предпочитаю использовать 10 Вт от McMaster-Carr , номер по каталогу 2158K48. Минимальный заказ был 1 галлон, так что у меня точно никогда не закончится.
К счастью, восстановление парового ларя сработало, и мне не пришлось делать еще одну операцию по заглушке, сверлению и повторной нарезке резьбы, как это было сделано во время предыдущей реставрации. В качестве последнего штриха я добавил смазочные отверстия в ремнях поперечного скольжения и коренных подшипниках с помощью небольшого центрирующего сверла.
Интересной «особенностью» этого двигателя является то, что направляющая крестовины предотвращает регулировку гайки уплотнения штока поршня после сборки, так что гайку уплотнения можно установить только с шагом 60 градусов. Все было хорошо, так как этот двигатель также теперь отлично работает при давлении воздуха от 2 до 3 фунтов. На фото 10 показан готовый продукт вместе с готовым вертикальным двигателем с бронзовым маховиком.
Фото 10. Восстановленный вертикальный двигатель с бронзовым маховиком и горизонтальный двигатель.Находка и восстановление этих маленьких двигателей дает мне возможность расслабиться в мастерской после напряженного рабочего дня, а также возможность изучить новые навыки обработки и, возможно, провести некоторые исследования происхождения, если это возможно. Кроме того, поскольку они довольно малы, они не занимают много места на каминной полке или на столе со сжатым воздухом на выставках старинных двигателей. Ищите эти два двигателя и несколько других моих каждый год на Old Fashioned Yankee Steam-up в Восточном Гринвиче, Род-Айленд, и на Выставка старинных морских двигателей в Мистик, Коннектикут.
Угловой момент маховика
Я подумал, что могу добавить некоторые мысли о маховиках и, в частности, об угловом моменте A м , который равен произведению момента инерции I м , умноженного на скорость вращения ω . Для маховика мы сделаем аппроксимацию углового момента, игнорируя спицы и ступицу. Момент инерции I м для тонкого цилиндра, вращающегося вокруг своей оси, равен
I м = M * R 2
, где M — масса, а R — радиус массы. Масса обода
M = π * (R b 2 -R a 2 ) * W * D
, где R b 9006 - внешний радиус 9006, R b 9006. a внутренний радиус, W ширина и D плотность. В таблице I показаны размеры, значения свойств и рассчитанный угловой момент для двух маховиков, описанных ранее в этой статье.
Несколько больший бронзовый маховик имеет более чем в шесть раз больший момент инерции и, следовательно, шестикратный угловой момент, чем железный маховик, что ясно объясняет, почему он позволяет двигателю работать при гораздо более низком давлении воздуха и более низких скоростях, а также указывает, почему большие маховики предпочтительнее.
Таблица I. Угловой момент с параметрами
Обод маховика | Единицы | Символ | Чугун | Бронза |
Внешний радиус | в | Р б | 0,9 | 1,3 |
Внутренний радиус | в | Р и | 0,7 | 1,1 |
Ширина | в | Вт | 0,3 | 0,5 |
Том | в 3 | 0,30 | 0,75 | |
Плотность | кг/м 3 | 7300 | 8000 | |
Плотность | фунтов/дюйм 3 | Д | 0,26 | 0,29 |
Масса | фунтов | М | 0,08 | 0,22 |
Момент инерции | фунт-дюйм 2 | I м | 0,051 | 0,314 |
Скорость вращения | об/мин | ω | 100 | 100 |
Угловой момент | фунт-дюйм 2 /сек | А м | 0,085 | 0,523 |
1919 Eaton Restoration – Часть 1 из 3
Компания T. Eaton Co. была основана в Торонто, Онтарио, Канада, в 1869 г. дома в Канаде. Сеть обанкротилась в 1999 году, а ее активы были приобретены Sears Canada.
Хотя Eaton продавала стационарные двигатели, она никогда их не производила, все ее запасы были куплены у Nelson Bros. Co., Waterloo Gasoline Engine Co. и Stover Mfg. & Engine Co., поставляющих их.
Мой двигатель был изготовлен компанией Stover и относится к модели V. Хранитель огня компании Stover Джо Маурер помог найти подробности об этом двигателе в записях компании Stover Mfg. & Engine Co., которые хранятся в музее Силвер-Крик в Фрипорт, Иллинойс, дом Стовера. Джо смог сказать мне, что этот Stover был отправлен в Eaton в их магазин в Виннипеге 10 декабря 1919 года и был поставлен в комплекте с магнето.
Начало работы
Этот двигатель меньше, чем мой последний проект (1914 4-1/2 л.с., восстановленный Джоном Смитом, описанный ранее на этих страницах), и, к счастью, его было легко достать из задней части грузовика доставки, когда он прибыл. Я видел фотографии до того, как купил его, и знал, что не хватает деталей, а именно грузов регулятора и защелки, а также срабатывания воспламенителя. Головка блока цилиндров потребует некоторой работы, и я должен буду изготовить топливный бак и найти глушитель и защиту кривошипа.
Этот двигатель был чем-то вроде загадки. Головка блока цилиндров была в ужасном состоянии и была покрыта ржавчиной, однако отверстие цилиндра выглядело идеально, а на ободах маховика было очень мало ржавчины. Когда я занялся восстановлением, у меня сложилось мнение, что в какой-то момент кто-то начал его восстанавливать, прокладывая цилиндр и заменяя часть шпилек новыми болтами UNC.
Первой задачей было посмотреть, что еще требует внимания, поэтому двигатель был разобран, начиная с маховиков. После очистки открытые части коленчатого вала наждачной шкуркой для удаления поверхностной ржавчины и пару заусенцев были удалены напильником. Шпонка с головкой на левом маховике была удалена с помощью экстрактора изогнутых ключей, но в другом маховике была шпонка без головки. После смазки коленчатого вала с помощью гидравлического съемника сняли и шпонку, и маховик, которые, к счастью, не были прочно зафиксированы на месте. Если бы маховик был затянут, шпонка была бы высверлена, чтобы избежать риска раскола ступицы маховика.
Когда маховики были освобождены, коленчатый вал и поршень были сняты. Поршень не имел реальных признаков износа, а кольца были затянуты и хорошо входили в канавки. Штифт для запястья был зафиксирован с помощью винта с шестигранной головкой, который будет заменен традиционным болтом с квадратной головкой. При ближайшем рассмотрении стало ясно, что отверстие цилиндра действительно было футеровано, а поршень плотно прилегал. Кроме того, было обнаружено, что кулачковая шестерня была припаяна, чтобы восстановить ее первоначальную форму, и что коленчатый вал был сильно изношен движением втулки регулятора.
Смеситель топлива приржавел к головке блока цилиндров, поэтому крепежный болт был отвинчен, прежде чем по смесителю был нанесен резкий удар молотком из сыромятной кожи, а затем была нанесена проникающая жидкость и оставлена на ночь, прежде чем она была окончательно удалена.
Когда все снято с блока цилиндров, он был осмотрен на наличие явных трещин и повреждений, но выглядел хорошо. Окраска выглядела относительно современно, поэтому, чтобы убедиться в этом, были высверлены две заклепки, удерживающие бирку с именем, и бирка удалена. Это показало почти черную краску. Это оказалось похоже на то, как первоначальный темно-зеленый цвет, который использовал Стовер, теперь будет выглядеть после старения 9.0003
Чтобы проверить, не осталась ли первоначальная краска под «новой» краской на остальной части двигателя, на тряпку нанесли растворитель для краски и стерли краску. Краска постепенно исчезла в тестовой зоне, но обнаружился только чистый металл и никаких следов оригинальной краски. Если бы новая краска была удалена, двигатель был бы только голым металлом с небольшой ржавчиной или характером, поэтому казалось, что потребуется перекраска. Это то, что я не хочу делать, предпочитая держать двигатель в его оригинальной рабочей одежде. Однако в данном случае это было бы непрактично.
Подшипники
Посадка поршневого пальца в маленьком концевом подшипнике не была неаккуратной, поэтому ее оставили без изменений. Подшипник шатуна сидел неплотно даже без установленных регулировочных прокладок, и его нужно было залить заново. На коренных подшипниках не было прокладок, но металл подшипника гордо стоял по краям. Это было прибрано, и в коренных подшипниках было достаточно металла, чтобы можно было установить прокладки.
Первым шагом с шатунным подшипником был нагрев старого металла подшипника для его удаления. Затем обечайки очищали, а в связи с малыми размерами удерживающих выступов поверхность обечайки нагревали и лужили оловянным порошком, чтобы новый металл хорошо прилипал к ней.
Затем были изготовлены временные прокладки, и вкладыши подшипников были скреплены временными болтами. Используя обрезки стали из бункера, при отливке нового подшипника были использованы фиктивная торцевая крышка и сердечник диаметром 1 дюйм. После того, как они были готовы, их слегка смазали перед установкой шатуна на огнеупорный кирпич. Шамот использовался для герметизации вокруг подшипника и создания плотины наверху для удерживания расплавленного материала. Затем этот шамот осторожно нагревали, стараясь высушить любую влагу.
Перед тем, как начать нагревать материал подшипника, старое полотенце было смочено в воде, а затем отжато, чтобы оно стало влажным, чтобы его можно было использовать для улавливания любых разливов. Толстый комбинезон, перчатки и защитный козырек были надеты и готовы к старту. Металлический горшок нагревали до тех пор, пока белый металл не стал достаточно горячим, чтобы опалить сосновую палку. Одновременно использовалась паяльная лампа для нагрева шатуна и формы до температуры, достаточной для плавления мягкого припоя, после чего металл заливали в форму и оставляли остывать. После полного остывания шамот отламывали и выдавливали сердцевину формы.
После удаления крепежных болтов и временных регулировочных прокладок новый металл подшипника был распилен, чтобы освободить торцевую крышку подшипника, и начался процесс шабрения подшипника для его установки на шейку коленчатого вала. На шейку нанесли инженерную синьку, затем вокруг нее установили подшипник, чтобы определить выступы, которые были удалены скребками. Этот процесс повторялся до тех пор, пока поверхности подшипников не покрылись равномерным синим покрытием. Все, что осталось, чтобы закончить подшипник, это вырезать канавку для смазки и установить прокладки. Наконец, новые болты и гайки были изготовлены по старому стандарту США. Точно так же отсутствовали шпильки для крышек подшипников коленчатого вала, современные болты UNC удерживали их на месте. Для завершения этой части реставрации были изготовлены новые шпильки вместе с гайками нужного размера.
Головка блока цилиндров
Головка блока цилиндров представляла собой голую ржавую отливку с изношенной резьбой на выпускном отверстии, которую необходимо было нарезать заново. Создавалось впечатление, что, возможно, он был подвергнут пескоструйной обработке, а затем оставлен ржаветь, поскольку повсюду был слой ржавчины, но не было глубоких ямок. Эта ржавчина была счищена проволочной щеткой, а место для прокладки головки блока цилиндров очищено скребком.
Опробование разверток разного размера в направляющих клапанов показало, что износ минимальный, поэтому для штоков клапанов будет использоваться стандартная буровая штанга диаметром 0,3125 дюйма. Два диска длиной 0,75 дюйма были вырезаны из стального стержня диаметром 1,375 дюйма, в центре которого было просверлено отверстие диаметром 0,3125 дюйма. Одна сторона каждого диска была слегка утоплена.
После очистки и флюсования диск и шток были спаяны вместе, оставив 0,125 дюйма штока над зенковкой. После того, как этот припой остыл, этот наконечник был нагрет и забит молотком, чтобы заполнить зону зенковки, чтобы обеспечить дополнительную безопасность.
Затем клапан удерживался в цанге токарного станка, и внешняя поверхность диска была выточена, при этом было просверлено короткое центральное отверстие для его поддержки при механической обработке. Затем этот диск был превращен в диаметр 1,30 дюйма. Составной ползун был установлен на 45 градусов с помощью куска шлифованной стали и циферблатного индикатора для обеспечения точности, готового к вырезанию седла. Затем была профилирована остальная часть диска. Эта процедура была повторена для второго клапана, а затем один был проштампован буквой «Е» для выпуска, а другой «I» для входа в целях идентификации.
Затем один клапан был опробован на своем седле после покрытия поверхности инженерным синим. Это показало, что седло плотно прилегало, поэтому была нанесена шлифовальная паста и использовалась палка с резиновой чашкой, чтобы повернуть клапан, чтобы установить его в седло. Время от времени клапан поднимали и перераспределяли шлифовальную пасту. Это продолжалось до тех пор, пока не появилось яркое ровное кольцо на седле, показывающее, что клапан полностью встал на место. Затем все следы шлифовальной пасты были удалены, и процедура повторилась со вторым клапаном.
После установки клапанов на свои седла штоки были обрезаны по длине и просверлены отверстия для стопорных штифтов пружины. Были изготовлены две чашки, которые подходили под стопорные штифты и над пружинами. Осталось только перебрать коробку с пружинами и найти две подходящие.
Шарнир коромысла состоял из латунного штифта с большой головкой, нижний конец которого был выдвинут наружу, чтобы удерживать его на месте. Это было вместо обычного расположения стального штифта, удерживаемого на месте шплинтами. Головка на латунном штифте означала, что смазать шарнир было непросто, поэтому на его части было просверлено отверстие диаметром 0,125 дюйма, заканчивающееся поперечным отверстием, позволяющим маслу распространяться.
Воспламенитель/магнето
Воспламенитель и триполярное магнето Вебстера выглядели частично восстановленными, но железные части заржавели. Было решено разобрать его на составные части, почистить и потом покрасить где и как надо.
Магнето имел латунный корпус и старый изоляционный блок без крышки. Большинство использованных винтов оказались свежими, а снятие одной из опорных пластин показало, что были установлены современные катушки. Это привело к предположению, что был установлен новый латунный корпус, вероятно, взамен сгнившего металлического. Для контактного блока требовалась крышка, поэтому кусок латунного листа был вырезан увеличенного размера до ширины 2,60 дюйма и длины 3,50 дюйма, чтобы его можно было обрезать по размеру после каждого изгиба.
Первым шагом было согнуть 0,50-дюймовый клапан на длинных сторонах, чтобы он подходил к латунным ушкам на корпусе магнето. Затем он был сформирован напильником до плотного прилегания, прежде чем с помощью тонкого полотна ножовки прорезать щели по обеим сторонам на одном конце, чтобы можно было сформировать середину, нажав на нее вниз. Уши, которые остались по бокам, были обрезаны, а затем подпилены, чтобы они стояли немного гордо, прежде чем их припаяли серебром к верхней части. Когда они остыли, эти стыки были запилены заподлицо, и упражнение повторилось на другом конце. После того, как эта часть была завершена, были просверлены два отверстия для крепежных винтов и вырезано еще одно отверстие для вывода провода.
Сам воспламенитель уже имел новые слюдяные шайбы и трубку, фанестоковый зажим и наконечники, прикрепленные к контактам. После удаления ржавчины и грязи металлической щеткой детали были окрашены и готовы к сборке. Магнето было собрано, кроме пружин, а затем сделано несколько очередей на зарядном устройстве магнита. Тест на вращение при 500 об / мин генерировал более 8,5 ампер, целевой показатель.
Затем были установлены пружины и ролики, а магнето установлено на кронштейн воспламенителя, при этом необходимо установить регулировочный винт. Этот винт должен едва касаться кончика нажимного пальца, когда пружины индуктора находятся в горизонтальном положении в положении покоя. Рычагом настройки магнето отключалось, а жирная искра от контактов свидетельствовала о том, что все работает как надо.
Отключающая тяга/рычаг
Отключающая тяга/рычаг отсутствовали в толкателе, поэтому замена должна была производиться в соответствии с общими размерами других, устанавливаемых на небольшие двигатели в моей коллекции. Начиная с путевого журнала, он состоял из двух частей. Сначала на токарном станке обтачивали втулку диаметром 1 дюйм и длиной 0,70 дюйма с сквозным отверстием 0,50 дюйма. Отрезок прямоугольной стали, более длинный, чем необходимо для удержания в патроне, был превращен до диаметра 0,60 дюйма на 1,40 дюйма его длины. Затем он был просверлен и нарезана резьба 0,3125 дюйма UNF для резьбы спускового стержня. Конец этой детали был отфрезерован со смещением от центра, чтобы он подходил к втулке со смещением, прежде чем он был отрезан по длине, а на нижней стороне был отфрезерован паз для выступа пружины. Эта вкладка была вырезана и напилена из стали толщиной 0,125 дюйма. Затем точеная секция была разделена на остальную часть стального стержня.
Затем втулка и корпус были спаяны вместе, а когда остыло, металлический выступ для пружины также впаян в его паз. Позже в этом выступе было просверлено отверстие диаметром 0,125 дюйма для пружины тяги отключения. Затем эта цапфа была отшлифована для придания формы, и, наконец, маленькое отверстие для смазки просверлено в верхней части шарнира с помощью зенкерного сверла.
Без протяжки для формирования квадратного отверстия для стержня в клине был использован другой метод. В стали был прорезан паз диаметром 0,312 дюйма, а затем поверх этого паза была припаяна плоская пластина, в результате чего образовалось квадратное отверстие. Стальной блок толщиной 0,625 дюйма, шириной 1,125 дюйма и длиной 1,50 дюйма удерживался во фрезерных тисках, чтобы прорезать паз и удалить излишки муки на передней наклонной кромке.
Верхняя пластина была изготовлена из стали толщиной 0,1875 дюйма, в которой сначала была просверлена и нарезана резьба UNF 0,3125 дюйма для стопорной гайки тяги отключения. Затем эту сталь устанавливали на резьбовую оправку и формировали бобышку диаметром 0,625 дюйма на глубину 0,15 дюйма. Затем эта «крышка» была припаяна на место.
После того, как клин остыл, фреза использовалась для сужения нижней части до ширины 0,375 дюйма, удаления выреза в передней части блока и сужения переднего нижнего края. Окончательное придание формы производилось шлифовальным кругом и напильниками. Стержень для самого толкателя был изготовлен путем обтачивания стального квадрата размером 0,3125 дюйма до такого же диаметра на 1,5 дюйма его длины для нарезания резьбы UNF. Общая длина стержня составляла 5 дюймов.
После завершения сборки расцепителя его прикрепили к корпусу толкателя, и было замечено, что он не совпадал с направляющей на кронштейне воспламенителя. Дальнейшее обследование показало, что поворотный стержень не был прямоугольным и неправильным с этой частью узла толкателя выхлопных газов.
Старый штифт был удален, и сделана оправка для крепления сборки к фрезерным тискам, где 14-миллиметровая фреза использовалась для увеличения отверстия для штифта и его обработки под прямым углом. Затем на токарном станке обточили новый шарнирный штифт, вырезав небольшой ободок на одном конце, а затем увеличив диаметр на 14 мм, прежде чем уменьшить его до 0,50 дюйма для поворотного шарнира. После сверления отверстия для стопорного штифта новый шарнир был запрессован в нужное положение и испытан.