Ремонт масляных насосов высокого давления

Насос, снятый с ремонтируемого двигателя, после очистки подвергают безразборному диагностированию. При отсутствии наружных дефектов техническое состояние насосов оценивают по торцовому зазору между корпусом и нагнетающими шестернями и по зазору в подшипниках ведущего валика. Увеличение торцового зазора приводит к снижению производительности насоса.

Торцовый зазор определяют индикаторным приспособлением по величине осевого перемещения ведущего валика насоса. Для двигателей СМД-60, А-41, А-01М допустимый без ремонта зазор — 0,30 мм, а для остальных дизелей — 0,25 мм. Зазор в подшипниках оценивают по радиальному перемещению шейки ведущего валика.

Если зазоры находятся в пределах допустимых значений, то насос испытывают на стенде и определяют для дизельных двигателей его объемную подачу, а для карбюраторных — давление подачи при прокачке через жиклер определенного сечения. В случае недопустимо больших перемещений валика насос разбирают и ремонтируют.

Основные дефекты деталей масляных насосов:

• износ корпуса насоса и крышки в местах соединения с торцами шестерен и стенок корпуса около всасывающих отверстий, торцовой поверхности шестерен, поверхностей валиков, оси и втулок
• потеря герметичности клапана, срыв резьбы и износ шлицев валика

При разборке не допускается раскомплектовывать пары шестерен с корпусами.

Изношенные отверстия под втулки развертывают на увеличенный размер, а изношенные втулки заменяют новыми. Гнезда под шестерни восстанавливают наплавкой электродами ОЗЧ-2 или чугунным прутком марки Б с предварительным подогревом детали. Можно восстанавливать гнезда железнением или составами на основе эпоксидных смол. В качестве наполнителя применяют железный порошок. Состав наносят на стенки гнезд слоем 1-2 мм и прикатывают специальным раскатником. После наращивания гнезда растачивают до номинального размера.

Коробление плоскости прилегания крышки насоса устраняют фрезерованием. Поверхность гнезда предохранительного клапана зачищают зенковкой, и клапан, выполненный в виде стакана, притирают к гнезду. Изношенный шариковый клапан заменяют новым, который осаживают в гнездо ударами молотка через наставку, чтобы улучшить прилегаемость.

Изношенную крышку корпуса насоса шлифуют или фрезеруют.

Валик ведущей шестерни восстанавливают наращиванием плазменной наплавкой, хромированием или газотермическим напылением с последующей обработкой под номинальный размер. Изношенные шлицы наплавляют и фрезеруют. Шпоночный паз заплавляют электродом Э-50 и фрезеруют новый паз на другом месте.

Шестерни выбраковывают при изломах зубьев, при износе зуба по толщине и высоте, а также при износе шестерен по высоте до значений, превышающих допустимые.

Торцовые поверхности шестерен с незначительными износами шлифуют или притирают на плите шлифовальной шкуркой. При износе шестерен по высоте на такой же размер уменьшают глубину гнезд в корпусе шлифованием плоскости крышки.

Перед сборкой насоса запрессовывают втулки в ведомую шестерню с натягом 0,015-0,060 мм, а в корпус и крышку — с натягом 0,08-0,12 мм. При запрессовке следят, чтобы отверстия для масла во втулке и шестерне совпали. Втулку по внутреннему диаметру подгоняют по оси шестерни и запрессовывают ось в корпус с натягом 0,015-0,065 мм. Устанавливают крышку на корпус и одновременно развертывают втулки в корпусе и крышке под опорные поверхности валика. Снимают крышку и устанавливают валик и шестерни насоса. Радиальный зазор между стенкой гнезд и вершинами зубьев должен быть 0,12-0,20 мм. Затем закрепляют болтами крышку насоса и собирают предохранительный клапан.

После сборки масляный насос обкатывают и испытывают на специальных стендах КИ-5278М, КИ-9158 и др. Масляные насосы дизелей обкатывают и испытывают на смеси, состоящей из 50% дизельного масла и 50% дизельного топлива. При температуре 20—25°С вязкость рабочей жидкости — 21-29 мм2/с, что соответствует вязкости картерного масла при рабочей температуре.

Масляные насосы карбюраторных двигателей обкатывают и испытывают на смеси, состоящей из 90% керосина и 10% машинного масла.

При испытании проверяют и регулируют давление, развиваемое насосом, его подачу при частоте вращения вала, установленной техническими условиями.

Масляный насос предназначен для создания оптимального давления в системе смазки двигателя внутреннего сгорания, нуждающейся в постоянной циркуляции масла. Устройство приводит в движение распределительный или коленчатый вал с помощью вала привода.

Виды маслонасосов двигателей внутреннего сгорания

Большое разнообразие моделей автомобилей с двигателями внутреннего сгорания, их рабочих параметров и типов моторов обуславливают отличия в конструкции масляных насосов. По типу управления все модификации разделяются на регулируемые и нерегулируемые.

• У регулируемых маслонасосов можно изменять производительность для получения оптимального давления масла в системе.
• При использовании нерегулируемых маслонасосов коррекция параметров осуществляется при помощи редукционных клапанов.

По типу конструкции масляные насосы двигателей внутреннего сгорания разделяются на шестеренные и роторные. Во втором случае транспортировка масла по системе и создание определенного давления осуществляется при помощи роторных лопастей, а в шестеренных конструкциях аналогичные функции выполняются шестеренками.

Шестеренные модели масляных насосов, в свою очередь, разделяются на конструкции с внешним и внутренним зацеплением.

• Шестеренные маслонасосы с внешним зацеплением имеет шестерни, расположенные рядом друг с другом.
• В моделях с внутренним зацеплением меньшая шестерня размещается внутри большей. Это позволяет уменьшить габариты конструкции без снижения эксплуатационных параметров.

Назначение масляного насоса

Для большинства деталей двигателя статичной смазки недостаточно – они требуют регулярного поступления свежих порций смазочного материала, предварительно охлажденных и отфильтрованных от продуктов износа. Поэтому важно обеспечить циркуляцию масла в системе, создав определенное давление в магистралях. Именно эта задача и возложена на масляный насос.

Маслонасос создает разрежение в системе, засасывая смазочный материал из поддона картера через маслоприемник. В процессе движения по этой линии масло фильтруется через последовательный полноточный фильтр, реже – через неполноточный элемент. Прошедшее через насос масло поступает в главную магистраль, а оттуда распределяется по каналам и подается к потребителям в соответствии с условиями их работы. Так, подшипники коленчатого и распределительного валов получают масло под максимальным давлением, шестерни ГРМ, клапанный механизм и часть зеркала цилиндров смазываются разбрызгиванием, а к штангам, толкателям, кулачкам масло поступает уже самотеком.

Устройство и принцип работы

Масляный насос приводится в действие крутящим моментом, поступающим от распределительного вала через зубчатую передачу или шкив. Существуют также автономные схемы привода насоса, использующие электродвигатель, однако они не получили широкого распространения.

Конструктивно насос представлен герметичным металлическим корпусом, в котором расположена одна пара или две пары шестерен. В паре шестерен одно из зубчатых колес является ведущим, то есть соединено шпонкой с валом привода, а второе вращается свободно. При проектировании и изготовлении масляных насосов основным требованием, предъявляемым к конструкции, является минимальный зазор между зубцами взаимодействующих шестерен, а также между зубцами каждой шестерни и корпусом. Это необходимо для обеспечения максимального КПД прибора.

Транспортировка смазочного материала осуществляется во впадинах, образующихся между зубьями взаимодействующих шестерен при их вращении. Таким образом, шестерни «выдавливают» масло в главный канал непрерывным потоком, формируя требуемое давление, регулировка которого возложена на редукционный клапан.

Редукционный клапан чаще всего располагается в корпусе масляного насоса и необходим для предохранения системы смазки от избыточных давлений, особо опасных во время пуска холодного ДВС, когда вязкость смазочного материала велика. Клапан располагают в канале, противоположные края которого соединены с камерами нагнетания и всасывания масляного насоса. Когда давление в норме, канал перекрыт поршнем или шариком, который поджимается пружиной. Сжатие пружины регулируют масляной пробкой, задавая тем самым давление в системе. При превышении порогового значения, поршень или шарик отходит от седла, открывая канал и выпуская часть нагнетаемого в главную магистраль масла обратно в камеру всасывания.

Современные масляные насосы делят на одно- и двухсекционные. Отличие двухсекционной системы от описанной выше конструкции заключается в наличии дополнительной секции корпуса, шестерни которой отвечают за подачу масла в масляный радиатор для его охлаждения, обычно – с последующим сливом в поддон. Классическим примером такого устройства служат насосы двигателей грузовых автомобилей марок ЗИЛ и ЯМЗ.

Конструктивные особенности масляных насосов роторного типа

Как правило, масляный насос роторного типа состоит из небольшого количества деталей, среди которых:

1. всасывающая и нагнетательная полости;
2. внешний и внутренний роторы;
3. вал привода.

Работа масляного насоса с роторами строится на взаимодействии двух роторов. В нерегулируемых конструкциях масло, которое засасывается внутрь, передается в систему роторными лопастями. Если давление становится избыточным, открывается редукционный клапан и лишнее масло сбрасывается.

Регулируемыми их делает наличие подвижного статора. У него есть специальная регулировочная пружинка, подкручивая или скручивая которую можно изменять объем камеры с роторами, за счет чего изменяется и общее давление в системе. Благодаря статору удается добиться стабильного давления в смазочной системе независимо от того, с какой интенсивностью вращается коленвал.

Достоинства регулируемых масляных насосов

Сегодня регулируемые масляные насосы считаются гораздо более приемлемыми, чем нерегулируемые, ведь отличаются рядом весомых преимуществ, среди которых:

• примерно на треть меньшая отбираемая у двигателя мощность;
• меньший износ масла за счет снижения частоты и числа оборотов;
• масло меньше вспенивается.

То есть, регулируемый масляный насос позволяет обеспечить более ровную циркуляцию масла и больший промежуток между его заменами, что и делает его более предпочтительным оборудованием.

Признаки неисправности масляного насоса

Как и любая другая система с подвижными частями, масляной насос может выйти из строя.

О неисправностях в масляной системе будет сигнализировать лампа масла давления.

Причинами этого могут стать различные факторы, среди которых:

• снижение уровня масла в картере;
• поломка приборов, контролирующих давление;
• применение некачественного или неприспособленного для данного насоса масла;
• засорение масляного фильтра;
• поломка предохранительного или смазочного клапана;
• засорение самого масляного насоса и прочие проблемы.

Признаками проблем со смазочной системой становятся:

1. снижение давления масла;
2. увеличение его расхода.

Об этом обязательно просигнализирует контрольная лампа на приборной панели.

ОСНОВНЫЕ НЕИСПРАВНОСТИ

Конструкция масляного насоса, к какому типу бы он не относился, сравнительно простая, что обеспечивает ему надежность и длительный ресурс. И все же неисправности у него бывают, точнее она одна – снижение производительности, что приводит к падению давления в системе. А это уже может привести к более серьезным поломкам, поскольку узлы, которые недостаточно смазываются, начинают интенсивно изнашиваться из-за масляного «голодания». Произойти же это может по разным причинам.

1. Первая из таких не относится к насосу, но приводит к негативным последствиям в его работе – закупорка сетки маслоприемника продуктами износа и грязью. В результате этого масло в недостаточных количествах поступает к насосу. Устранить такую неисправность несложно – достаточно снять поддон и маслоприемник, после чего тщательно очистить и промыть сетку.
2. Проблема с падением давления может произойти из-за износа составных частей насоса или длительной его работы с маслом, в котором имелось большое количество загрязняющих элементов. Результатом этого является образование и увеличение зазоров между деталями насоса. Из-за этого через эти зазоры смазочный материал просто перетекает внутри нагнетающей полости и шестерни или роторы не способны его захватить, чтобы выполнить нагнетание в магистраль. В большинстве случаев работоспособность системы смазки восстанавливается путем замены изношенных элементов или узла в целом.
3. Проблемы может создать и перепускной клапан. Из-за грязи он может заклинить в открытом положении, и масло будет постоянно перетекать в поддон. Устраняется такая неисправность разборкой и промывкой насоса и его каналов.

Преимущества масляных насосов с возможностью регулирования

Использование регулируемых маслонасосов более предпочтительно, поскольку такие модели дают ряд заметных преимуществ:

• снижение доли мощности, отбираемой у двигателя (примерно на 33%),
• снижение интенсивности отработки масла благодаря уменьшению количества оборотов, снижению частоты,
• снижение вспенивания масла.

Регулируемый масляный насос дает возможность получить равномерную циркуляцию масла в системе смазки и увеличить срок его службы (реже требуется замена), что дает заметную экономическую выгоду.

Особенности ремонта и замены

Ремонт масляного насоса может заключаться в замене рабочей пары (что не всегда целесообразно), замене редукционного клапана и РТИ, постановке втулок в изношенные посадочные отверстия. В ряде случаев возможно восстановление шестерен путем наплавки с последующей слесарной обработкой. Поддаются ремонту и нарушенные резьбовые соединения – их растачивают либо снабжают резьбовыми втулками.

Однако куда чаще масляный насос заменяется в сборе. Это связано с относительно невысокой стоимостью детали, а также большой трудоемкостью работ по восстановлению изношенных элементов. В таком случае процесс сводится к демонтажу изношенного маслонасоса и установке нового с герметичным подключением к прочим элементам системы смазки. Разумеется, при этом проводится замена моторного масла и фильтров, не будет лишней и последующая промывка системы.

От технического состояния элементов системы смазки во многом зависит характер работы, надежность и ресурс двигателя. Поэтому важно тщательно следить за их работой и не забывать проверять исправность деталей в ходе проведения ТО автомобиля.

Основные неисправности шестеренчатого насоса

Износ стенок и дна колодцев корпуса, торцов шестерен и поверхностей цапф, отверстий втулок под цапфу, откалывание кромок буртиков крышки насоса под уплотнительный сальник, износ плоскости крышки.

Ремонт шестеренчатого насоса

Насос разбирают и ремонтируют, если у него объемный К. П.Д. менее 0,6 (после замены уплотнений). Чтобы правильно контролировать этот показатель, необходимо различать обозначения гидравлических насосов. В маркировках НШ-10Д, НШ-32 и НШ-46У цифра соответствует теоретической производительности нового насоса в кубических сантиметрах за один оборот шестерен. Буквы Д, У после цифры означают модель насоса. Направление врашения ведущей шестерни показано на табличке насоса буквой Л (левое) или П(правое, но чаще всего не обозначают )

Размеры корпуса шестеренчатого насоса, мм. Таблица 1

* Размеры для корпусов, восстановленных обжатием

При разборке насосов отвертывают болты, снимают крышку насоса и вынимают детали вручную. Съемник применяют только при снятии из гнезда нижней пары втулок. Втулки крышки и уплотнительного кольца насосов НШ-32 и НШ-46 взаимозаменяемы, но если насос собирают снова из этих деталей, то обезличивание втулок и шестерен не допускается.

Поступившие первый раз в ремонт насосы ремонтируют методом смещения шестерен концентрическими втулками. Этот способ позволяет отремонтировать насос с меньшими затратами, так как восстановление корпуса насоса сводится к одной операции – расточение колодцев на увеличенный размер(табл.1; рис.1). насос собирают с эксцентриковыми втулками, величина смещения оси шестерен должна быть равняя половине разности размеров головок зубьев шестерен и колодцев корпуса.

Рис.1 . Корпус гидравлического насоса

При большем износе поверхностей корпуса насоса (второй и третий ремонт) корпус подвергают пластической деформации – обжатию в горячем состоянии.

Рис. 2. Приспособление для обжатия корпуса насоса: 1-ремонтируемый корпус насоса; 2-выталкиватель; 3-матрица; 4-корпус прессформы; 5-пуасон; 6-верхняя плита.

Для этого корпус помещают в электронагревательную печь с автоматическим регулированием температуры и выдерживают 30 мин. при 500+10 0 С. Затем корпус устанавливают в матрицу 3 (рис.2) приспособления и обжимают под прессом. Обжатие корпуса должно быть завершено при температуре не ниже 4300 С. Обжатый корпус подвергают термической обработке: нагрев и выдержка 30мин. при 5200 С, закалка в воде с температурой 60-1000 С и отпуск (старение) в течении 4-6ч при 170-1800 С. У обжатого корпуса растачивают на токарном станке 1Л62Б или на фрезерных станках 6М82 и 6М12П при помощи приспособления(рис.3).

Рис. 3. Приспособление для расточки корпусов шестеренчатых насосов: а – кондуктор для бесштифтовой установки корпуса; б – приспособление для расточки; в-оправка; 1-корпус приспособления; 2-штифт; 3-ось корпуса; 4-корпус кондуктора; 5-подвижный конус; 6-зажим; 7-резцовая оправка; 8-зажимной винт; 9-резец; 10-штифт; 11-резец.

Эллипсность расточенных колодцев должна быть не более 0,01мм, конусность – не более 0,02мм, непараллельность осей колодцев – не более 0,03мм, а несовпадение плоскостей днищ колодцев корпуса – не более 0,02мм. Глубину колодцев контролируют индикатором.

Для восстановления шестерен насосов шлифуют изношенные поверхности цапф, торцы и поверхности головок зубьев шестерен до ремонтных размеров на круглошлифовальном станке 3Б12. Шлифовальный кругу марки ПП-300х40х127-Эк заправляют для шлифования торцов шестерен, как показано на рисунке 4. Радиус закругления кромок зубьев должен составлять 0,01мм.

Рис. 4. Шлифование торцов шестерен: а-положение кромки круга при шлифовании; б-шлифование торца; в-заправка шлифовального круга.

Биение торцов зубьев шестерен относительно центровой линии допускается не более 0,01мм. Шлифовальный круг следует править после обработки 20-30 шестереню размеры шестерен после шлифования приведены в таблице 2.

Размеры шестерен шестеренчатого насоса после шлифования. Таблица 2

Наружный диаметр головки зуба шестерни, мм

Диаметр цапфы, мм

Длина зуба шестерни, мм

Глубина цементованного слоя шестерни после обработки должна быть не менее 0,8мм (твердость HRC 58-62).

В зависимости от длины зуба отремонтированные шестерни каждого ремонтного размера сортируют по группам с интервалом 0,005мм, пользуясь рычажной скобой.

Втулки насосов ремонтируют способом пластической деформации обжатием(рис.5) в холодном состоянии.

Рис. 5. Приспособление для обжатия втулок: а-приспособление для обжатия втулок; б-втулка; 1-стержень(рабочий инструмент); 2-пуасон; 3-втулка; 4-матрица; 5-вкладыш; 6-выталкиватель; 7-корпус матрицы.

Размеры заготовки втулки после обжатия приведены в таблице 3.

Размеры заготовки втулки после обжатия Таблица 3

У обжатой втулки протачивают торец В, маслянну канавку до диаметра d1 (рис.6) развертывают или растачивают отверстие под цапфу до размера d.

При механической обработке применяют эксцентриковый цанговый патрон(рис.7), который позволяет обрабатывать втулки с эксцентриком.

Рис. 7. Эксцентриковый цанговый патрон: 1-цанга; 2-фиксатор втулки; 3-регулировочный болт; 4-корпус патрона; 5-зажимные винты.

Для обработки торцевых плоскостей Б и В (см. рис.6) на суппорте при помощи специальной головки устанавливают два резца (рис.8) так, чтобы длина втулки после обработки соответствовала данным таблицы 4.

Рис. 8. Размеры втулки после механической обработки (см. рис.6), мм Таблица 4

* Размеры для корпусов насосов, восстановленных обжатием.

Высота втулок, обработанных одновременно двумя резцами, обычно отличается не более чем на 0,005мм, и втулки соответствуют одной группе. Стыковые плоскости втулок фрезеруют на фрезерном станке при помощи приспособления(рис.9)

Рис.9. Фрезерование стыковой плоскости втулок: 1-втулки; 2-фреза.

Неровности привалочной поверхности крышки 1 (рис.10) насоса устраняют фрезерованием этой поверхности до выведения следов износа. Если у крышки буртик, удерживающий стопорное кольцо сальника, отломан, то на месте буртика делают выточку и в крышку устанавливают стальное кольцо 2, прикрепляемое винтами 3.

Рис. 10. Восстановление стопорного буртика крышки корпуса насоса: 1-крышка; 2-кольцо; 3-винт.

Втулки и шестерни, являются сопряженными деталями, подбирают по размерным группам так, чтобы длина каждой пары нижних втулок, шестерен и верхних втулок отличалась не более чем на 0,005мм. Втулки, установленные в корпус, не должны выступать более чем на на 0,005мм одна относительно другой. Резиновые уплотнительные кольца и манжету, потерявшее первоначальную упругость, заменяют. Подобранные шестерни и втулки перед сборкой насоса смазывают дизельным маслом. При сборке левого вращения корпус устанавливают в приспособление или тиски с медными губками так, чтобы входное отверстие было направленно к рабочему. Подобранную пару (левую и правую) нижних втулок вставляют в колодцы корпуса насоса. Ведущую шестерню устанавливают в правый колодец, а ведомую – в левый. При сборке насоса правого вращения ведущую шестерню устанавливают в левый колодец, а ведомую – в правый. Сальник смазывают тонким слоем графитовой смазки или солидолом и запрессовывают в крышку при помощи оправки. Маслосъемная кромка сальника должна быть обращена к внутренней стороне крышки. Собранный насос обкатывают и испытывают на стенде КИ-4200 или КИ-4815 (рис.11)

Рис. 11. Испытание шестеренчатого насоса: а-установка насоса на стенде КИ-4200; б-схема присоединения насоса к гидравлической системе; 1-штуцера для присодинения гидроагрегатов; 2-нагнетательный шланг; 3-испытуемый насос; 4-шланг всасывающей полости насоса; 5-скоба крепления насоса; 6-расходный бак; 7-фильтр; 8-счетчик расхода жидкости; 9-радиатор системы охлаждения; 10- центробежный фильтр; 11-переливной золотник; 12-тумблер счетчика оборотов; 13-счетчик оборотов; 14-манометр высокого давления; 15-блок низкого давления с манометром; 16-дроссель; 17-трехходовой кран.

Режим обкатки: без давления – 4мин., при давлении 2,0МПа – 7мин., при 4,0МПа – 5мин, при 7,0МПа – 4мин., при 10,0МПа – 12мин., и при 13,5Мпа – пять циклов по 0,5мин. Давление в нагнетательной магистрали регулируют дросселем.

Насосы испытывают на производительность при давлении10Мпа и температуре масла 45-550С. Результаты испытаний должны соответствовать показателям, приведенным в таблице 5.

Показатели отремонтированных шестеренчатых насосов. Таблица 5

Расчетная производительность за один оборот вала, см3

Производительность при частоте вращения вала привода 1650 об/мин, л/мин

Показатели на стендах КИ-4200 и КИ-4815

Контрольный объем по счетчику, л

Суммарное число оборотов вала насоса, не более