Konieczna kontrola

© Piotr Wróblewski

Udostępnij:

Wałek rozrządu umieszcza się najczęściej w głowicy silnika. Dzięki kształtowi znajdujących się na nim krzywek steruje on chwilą otwarcia i zamknięcia zaworów. Podczas swojej pracy podlega licznym obciążeniom, co prowadzi do jego zużycia.

W czasie pracy wałek rozrządu zużywa się podobnie jak każdy inny element ruchomy silnika. Oprócz sił powodujących gięcie i skręcanie wałka, należy wziąć pod uwagę także tarcie powstające w miejscach styku powierzchni par roboczych, czyli krzywek i szklanek zaworowych oraz czopów i łoża wału.

Aby zapewnić jak najmniejsze zużycie współpracujących ze sobą powierzchni, stosuje się odpowiednie materiały. I tak, wałki rozrządu są kute lub odlewane. W pierwszym przypadku odkuwa się je ze stali chromowej lub węglowej do nawęglania lub ze stali do ulepszania cieplnego. Podwyższoną twardość czopów i krzywek wału od 55 do 65 HRC uzyskuje się przez nawęglanie lub hartowanie powierzchniowe, np. indukcyjne bądź płomieniowe. Poprawia to wytrzymałość wałka na obciążenia zmęczeniowe. Pozostała część nie jest poddawana procesom utwardzania. Krzywki i czopy wałka są utwardzane przez nawęglanie na głębokość ok. 1,5 mm z uwzględnieniem naddatku na szlifowanie. Drążone wałki rozrządu są odlewane metodą odśrodkową. Umożliwia to redukcję masy własnej wału, wprowadzenie kanału olejowego do smarowania czopów łożysk oraz ogranicza występowanie naprężeń jednostkowych. Głębokość warstwy zahartowanej na odcinku walcowym wynosi ok. 2 mm, a w innych częściach, np. w obrębie czopa, może przekroczyć nawet 2,5 mm. W układach rozrządu przenoszących duże obciążenia wałek jest odlewany z żeliwa stopowego. Wałki odlewane nie są poddawane obróbce cieplnej, a dużą twardość uzyskuje się przez kontrolowany proces schładzania powierzchni czynnych, prowadzący do uzyskania powierzchniowej warstwy cementytu o grubości około 1 mm.


Panewki

Czopy wałka rozrządu są utwardzane powierzchniowo i współpracują z żeliwnymi otworami w kadłubie silnika lub panewkami wciśniętymi w gniazda jako tuleje ślizgowe. Współczesne panewki wałka rozrządu charakteryzują się podwyższoną nośnością, trwałością oraz wytrzymałością zmęczeniową dzięki zastosowaniu próżniowego napylania ich warstwy ślizgowej materiałem o podwyższonej twardości – ok. 90 HV, np. AlSn40. Dla porównania, tradycyjne panewki wykonane ze stopu aluminium osiągają twardość ok. 45 HB, a trójwarstwowe panewki pokrywane galwanicznie do ok. 20 HV. Powierzchnia ślizgowa panewki jest bardzo wrażliwa na zanieczyszczenia oleju cząstkami stałymi (produktami zużycia).

Kadłuby wykonane ze stopów lekkich, np. stopu aluminium, są wyposażone w ślizgowe tuleje wciskane w otwory łożysk wałka rozrządu w ustawieniu osiowym. Wałki rozrządu umieszczone w głowicy są ułożyskowane osiowo na każdym z cylindrów – dotyczy to silników rzędowych o większej niż jeden liczbie cylindrów. Pokrywy i wsporniki łożysk są utwierdzone na płycie głowicy. Wsporniki dodatkowo wbudowane są między krzywki obsługujące zawory dolotowe i wylotowe jednego cylindra. Układ ten jest stosowany dla dwóch wałków rozrządu umieszczonych w głowicy, z których jeden uruchamia dwa lub trzy zawory jednocześnie. Zabieg ten prowadzi do ograniczenia wartości momentu gnącego obciążającego wałek rozrządu pochodzący od współpracy powierzchni roboczej krzywek z trzonkami zaworów lub cylinderkami popychaczy hydraulicznych. W przypadku umieszczenia jednego wałka rozrządu w głowicy silnika jest on ułożyskowany w co drugim cylindrze, tzn. w czterocylindrowym silniku znajdują się trzy łożyska ślizgowe.
We współczesnych, znacznie obciążonych, doładowanych silnikach spalinowych charakteryzujących się dużymi prędkościami obrotowymi wałki rozrządu są kute, a wydrążenia kanału olejowego wykonuje się przez wiercenie. Na wartość przenoszonych obciążeń wpływa głównie struktura materiału bazowego wałka oraz sposób jego obróbki. Rozmieszczenie kątowe krzywek umieszczonych na powierzchni wałka wynika z kolejności pracy cylindrów, tzn. kolejności zapłonu determinowanej wykorbieniem wału korbowego.

Osoba przystępująca do weryfikacji wału rozrządu musi mieć wiedzę dotyczącą nie tylko samej procedury badania, lecz również możliwych rozwiązań konstrukcyjnych układu rozrządu i wynikających z tego założenia przenoszonych obciążeń w poszczególnych układach, sposobu ułożyskowania oraz metod uszlachetniania powierzchni współpracujących. Definiując warunki pracy oraz materiał wałka, można określić, która część powierzchni wału jest najbardziej narażona na zużycie. W wyniku wystąpienia znacznych sił gnących wałek może ulec skrzywieniu na skutek nieprawidłowego przebiegu montażu lub przekroczenia dopuszczalnych prędkości obrotowych. Najczęściej zużyciu ulegają czopy łożysk wałka oraz powierzchnie styku krzywek z dźwigienką zaworową. Przed wykonaniem pomiarów należy przeprowadzić oględziny wizualne wałka, krzywek i czopów oraz innych elementów podatnych na zużycie. W ten sposób można od razu zauważyć ubytek materiału lub zwiększenie chropowatości powierzchni.


TOP w kategorii


#Naprawy

wałek rozrządu



Weryfikacja wałka rozrządu

Przed przystąpieniem do weryfikacji wałka rozrządu należy wykonać następujące czynności:

  • odkręcić od wałka rozrządu śrubę mocującą koło zębate lub koło pasowe,
  • zdjąć podkładki,
  • zdemontować przy użyciu ściągacza koło zębate lub koło pasowe,
  • zdemontować płytkę oporową,
  • oczyścić powierzchnię wałka rozrządu z oleju smarującego oraz innych substancji przy użyciu środka do czyszczenia silnika.

Weryfikację wałka rozrządu prowadzimy zgodnie z wytycznymi:

  • położyć wałek na pryzmach lub zamocować go w kłach,
  • przyłożyć trzpień pomiarowy czujnika zegarowego do powierzchni krzywki,
    obracając wałkiem rozrządu, sprawdzić czujnikiem zegarowym (obserwować wychylenie wskazówki) bicie cylindrycznej części każdej z krzywek wałka rozrządu,
  • sprawdzić i porównać wartości uzyskanych pomiarów z wartościami nominalnymi i granicznymi bicia cylindrycznej części każdej z krzywek wałka rozrządu w instrukcji naprawy pojazdu.

Po wykonaniu powyższych czynności należy przystąpić do sprawdzenia bicia promieniowego czopów łożyskowych, przykładając trzpień czujnika zegarowego do powierzchni czopa.

Wznios krzywek określa się przy pomocy czujnika zegarowego, wykonując podaną powyżej procedurę bicia osiowego czopów wałka rozrządu z małymi zmianami. Trzpień pomiarowy czujnika zegarowego umieszcza się na powierzchni cylindrycznej krzywki zaworowej oraz ustala wartość początkową wskazówki w punkcie zerowym. Obracając wałek zamocowany w kłach lub na pryzmach, odczytujemy największe wychylenia wskazówki czujnika, które stanowi wartość wzniosu krzywki. Zużycie krzywek wałka można również sprawdzić przy pomocy mikrometru, wykonując pomiar ich wysokości.

Zużycie czopów mierzy się, wykonując pomiar ich średnicy przy pomocy mikrometru. Luz czopów określa się za pomocą pręcików odkształcających, wprowadzanych między powierzchnię styku czopa wałka z łożyskiem ślizgowym. Wartość luzu stanowi odkształcenie pręcika w stosunku do skali odniesienia. Prawidłowa współpraca wałka z pozostałymi mechanizmami napędu zaworów zależy od wartości luzu w łożyskach, a więc stopnia ich zużycia. Zatem zawsze należy dodatkowo przeprowadzić pomiar średnicy tulejek łożyskowych. Zmierzony luz stanowi podstawę do oceny stanu zużycia tulei łożyskowej i dalszej przydatności wałka do eksploatacji. Jeżeli wartość luzu przekracza wartości dopuszczalne podane w instrukcji naprawy pojazdu, a zużycie czopów nie jest większe niż podane w danych producenta, wystarczy wymienić tuleje łożyskowe na takie o większym nominale. Jeśli zużycie czopów jest większe niż podaje producent, można wykonać ich regenerację przez przeprowadzenie szlifowania ich powierzchni oraz dobranie tulei łożyskowej o mniejszej średnicy wewnętrznej.

Jeżeli wartość wzniosu jednej z krzywek lub kilku znacznie odbiega od wartości nominalnej lub granicznej, wałek rozrządu należy wymienić. Zarys krzywek wałka rozrządu ma istotny wpływ na pracę układu rozrządu – głównie szybkość otwierania i zamykania oraz przyspieszenia zaworu, a więc na wartość siły bezwładności działającej na pozostałe elementy łańcucha napędu zaworów – z tego względu zarys krzywek oraz wznios muszą być precyzyjnie równoznaczne z wartościami podanymi w danych producenta. Przy znacznych prędkościach obrotowych silnika przekazywanych na wałek rozrządu najlepsze warunki pracy zapewniają krzywki syntetyczne i homogeniczne. Jeśli wartość dopuszczalna bicia osiowego czopów łożyskowych została przekroczona, to wałek należy wyprostować na prasie lub go wymienić. W praktyce prostowanie wałka wiąże się z powstaniem znacznego odchylania bicia promieniowego krzywek, które i tak zazwyczaj kończy się jego wymianą. Prawidłowy luz czopa wału mieści się w zakresie 0,10–0,15 mm. Jeżeli luz czopa jest większy niż dopuszczalny, wał można poddać naprawie przez wymianę łożyska. Przy znacznych uchybach wartości luzu zaleca się wymianę głowicy wraz z wałkiem rozrządu lub szlifowanie powierzchni stóp łożyskowania, a następnie rozwiercenie otworów łożyskujących do wymiarów wałka rozrządu z uwzględnieniem luzów roboczych. Badanie wzrokowe zużycia krzywek polega na wykryciu powierzchniowych zatarć, ubytków materiałów, nadpaleń powierzchniowych oraz zaobserwowaniu zmian geometrycznych krzywek lub czopów wałka. Każda z tych wad kwalifikuje wałek do wymiany.

Pomiar luzu osiowego po założeniu na wałek pierścienia odległościowego, płytki oporowej oraz koła zębatego przeprowadza się przy pomocy szczelinomierza. Wartość luzu nie powinna być większa niż 0,20 mm. Jeżeli jest większa, należy wymienić płytkę oporową. Rowek wpustowy wałka poddaje się oględzinom zewnętrznym i w razie uszkodzenia frezuje na większy wymiar. Tuleje łożyskowe, czopy oraz krzywki wałka ulegają zużyciu wyłącznie na skutek zbyt długiego okresu eksploatacji lub nieprawidłowej obsługi silnika. 

Udostępnij:

Drukuj





aE



Chcesz otrzymać nasze czasopismo?
Zamów prenumeratę
Zobacz również