спецпроектУМЗ-4216 ОТЧЕТ ЗАВОДАЗавершающим этапом совместного проекта журнала «Рейс» и «Группы ГАЗ», который продолжался с августа 2008 года по май 2010 года, по оценке качества и ресурса двигателя УМЗ- 4216 стала полная разборка одного из испытуемых двигателей с наибольшим пробегом в 104 тысячи километров. После разборки двигателя и внешнего осмотра на сервисной станции дилера «Группы ГАЗ» – ООО «ТемпАвто» в подмосковной Балашихе (см. «Рейс» №5-2010 г.) двигатель был отправлен для выяснения остаточного24 РЕЙС АВГУСТ 2010НИКОЛАЙ КОЛЫШКИН руководитель группы надежности двигателей УМЗИзмерительные работы разобранного двигателя, проведенные на Ульяновском заводе, подтвердили выводы визуального осмотра: остаточный ресурс УМЗ-4216 не менее 100 тыс. кмресурса на Ульяновский моторный завод. Там он был детально осмотрен специалистами, была проведена техническая экспертиза, микрометраж основных деталей. Замеры проведены опытными контролерами Группы метрологии УМЗ под руководством Хализова Н. В. и отражены в картах микрометража по формам ГОСТ 14846. Результаты замеров систематизированы в табличные формы и проведен анализ размеров сопряжений и зазоров, определяющих в процессе эксплуатации ресурс двигателя до капитального ремонта.Гильзы цилиндровтельного улучшения параметров хонингованной рабочей поверхности гильз по шероховатости и микропрофилю, что обеспечивает оптимальную маслоемкость рабочей поверхности гильзы, позволяет повысить ресурс ЦПГ и снизить расход масла на угар.ПоршеньИз данных, приведенных в аблице, видно, что износ гильз цилиндров незначительный; фактические размеры не вышли за пределы допуска по конструкторской документации (КД): +48…+60 мкм, группа В. Наибольшие размеры отмечены в 3-м цилиндре: +60 мкм. Овальность и конусность всех гильз незначительная: 5…10 мкм и находится в пределах допуска. Это подтверждает эффективность внедрения плосковершинного и «мягкого» хонингования гильз цилиндров на двигателях УМЗ-4216 за счет значи-На поршнях небольшой износ юбки, фактические размеры на 2…4 мкм меньше минимального значения допуска по КД : +12…+24 мкм, группа В. Это подтверждает эффективность перехода к обработке поршней на недавно приобретенных заводом новых полуавтоматах с ЧПУ с установкой оперативной проверки профиля поршня по специальной программе на ПК взамен обработки на токарно–копировальных станках. Это позволило в 2 раза точнее обрабатывать профиль поршня, выполнять масло- удерживающий микропрофиль на юбке, исключить приработочное микропокрытие поршня оловом. Все это в сочетании с изменениями по гильзе повышает ресурс ЦПГ и снижает расход масла на угар.Зазор цилиндр – поршеньбольшие отклонения отмечены на 1-й опоре (Ø 52 мм) +55…+60 мкм, что является типичным, поскольку она более нагружена от шестерни привода распредвала. Овальность и конусность всех отверстий незначительная: 5…10 мкм.Зазор шейка распредвала– отверстие в блокеВеличина зазора в цилиндрах 1, 2 и 4 составила 30…47 мкм и не превышает значения зазора по КД (24…48 мкм). В 3-м цилиндре максимальный зазор 52 мкм, что является незначительным, по сравнению с предельно допустимым 300 мкм. Таким образом, исходя из фактического, предельно допустимого зазора и удвоенного темпа износа при дальнейшем увеличении зазора остаточный ресурс ЦПГ будет более чем в 2 раза больше отработанного.РаспредвалИз данных таблицы видно, что износ опорных шеек распредвала незначительный. Фактические диаметры 1, 3, 4, 5 опорных шеек находятся в пределах допуска по КД (0…20 мкм). На 3-й опорной шейке износ несколько больше, диаметр на 10…12 мкм вышел за пределы допуска по КД.Отверстия в блоке цилиндровЗазор между шейками распредвала и отверстиями в блоке на всех 5-ти опорах находится в пределах допуска по КД (40…85 мкм). Наибольший зазор отмечен на 1-й опоре – 79 мкм. Исходя из фактического, предельно допустимого зазора и практически линейного темпа износа этого сопряжения остаточный ресурс установки распредвала в блоке будет примерно в 2 раза больше отработанного. Это объясняется отсутствием данных о точных значениях износов в силу отсутствия начального микрометрирования. Поэтому за начальную точку отсчета износа принимается середина допуска, либо одно из его крайних значений – исходя из большей достоверности оценки.Шатунные шейки коленвалаСопряжение цилиндр-юбка поршня Пояс замера цилиндра Направление Отклонение Ø 100, мкм Зазор цилиндр– № поршень, от верхней замера Ц-ра цилиндр поршень мкм плоскости, мм +50 40 оси к/в ┴ 8…10 по оси к/в +50 40 +10 1 +40 30 ┴ оси к/в 60…65 по оси к/в +45 35 +50 42 ┴ оси к/в 8…10 по оси к/в +50 42 2 +8 +50 42 оси к/в ┴ 60…65 по оси к/в +50 42 +55 47 оси к/в ┴ 8…10 по оси к/в +60 52 3 +8 +60 52 ┴ оси к/в 60…65 по оси к/в +60 52 +50 42 оси к/в ┴ 8…10 по оси к/в +55 47 +8 4 +50 42 оси к/в ┴ 60…65 по оси к/в +50 42 По конструкторской документации +48…+60 +12…+24 24…48 По ремонтной док-ции предельно допустимый зазор цилиндр-юбка поршня 300 мкм Сопряжение шейки распредвала-отверстия блока шейка № Опоры Пояс Направление Отклонение номинального Ø, мкм Зазор р/в–отв. р/в,номин. замера замера отверстие распредвал блока, мкм Ø, мм вертикальное +60 -18 78 1 горизонтальн. +60 -19 79 1 Ø 52 вертикальное +55 -16 71 2 горизонтальн. +55 -15 70 вертикальное +40 -32 72 1 горизонтальн. +45 -30 75 2 Ø 51 вертикальное +40 -32 72 2 горизонтальн. +40 -32 72 вертикальное +45 -19 64 1 горизонтальн. +45 -20 65 3 Ø 50 вертикальное +45 -20 65 2 горизонтальн. +40 -20 60 вертикальное +55 -15 70 1 горизонтальн. +50 -15 65 4 Ø 49 вертикальное +55 -14 69 2 горизонтальн. +55 -13 68 вертикальное +55 -18 73 1 горизонтальн. +55 -18 73 5 Ø 48 вертикальное +60 -17 77 2 горизонтальн. +50 -17 67 По конструкторской документации +40…+65 0…- 20 40…85 Предельно допустимый зазор шейка распредвала-отверстие в блоке 150 мкм АВГУСТ 2010 РЕЙС 25Размеры отверстий в блоке под опоры распредвала находятся в пределах допуска по КД (40…65 мкм). Наи-Размеры всех четырех шатунных шеек коленвала находятся в пределах допуска по КД (0… -13 мкм). Разброс спецпроектДиаметры шатунных шеек коленчатого вала № Шейки Пояс замера Направление замера Отклонение номинального Ø58, мкм вдоль кривошипа -6 1 поперек кривошипа -8 1 вдоль кривошипа -12 2 поперек кривошипа -6 вдоль кривошипа -6 1 поперек кривошипа -8 2 вдоль кривошипа -6 2 поперек кривошипа -8 вдоль кривошипа -6 1 поперек кривошипа -10 3 вдоль кривошипа -10 2 поперек кривошипа -10 вдоль кривошипа -2 1 поперек кривошипа -4 4 вдоль кривошипа -2 2 поперек кривошипа -6 По конструкторской документации 0…- 13 Диаметры коренных шеек коленвала № шейки Пояс замера Направление замера вдоль кривошипа 1 поперек кривошипа 1 вдоль кривошипа 2 поперек кривошипа вдоль кривошипа 1 поперек кривошипа 2 вдоль кривошипа 2 поперек кривошипа вдоль кривошипа 1 поперек кривошипа 3 вдоль кривошипа 2 поперек кривошипа вдоль кривошипа 1 поперек кривошипа 4 вдоль кривошипа 2 поперек кривошипа вдоль кривошипа 1 поперек кривошипа 5 вдоль кривошипа 2 поперек кривошипа По конструкторской документации26 РЕЙС АВГУСТ 2010значений замеров от -2 до -12 мкм, то есть в пределах всего поля допуска, явно указывает на практическое отсутствие износа шатунных шеек. Овальность и конусность всех шеек незначительная: 2…6 мкм. Наибольшие значения отклонений на 3-й шейке – три замера по -10 мкм.Коренные шейки коленвалаОтклонение номинального Ø64, мкм -6 -12 -2 -6 -2 -6 -2 -8 -6 -10 -10 -13 -2 -2 -4 -6 -4 -6 -6 -8 0…- 13Диаметры коренных шеек находятся в пределах допуска по КД (0…-13 мкм). Разброс значений замеров от -2 до -13 мкм указывает на практическое отсутствие износа коренных шеек. Овальность и конусность всех шеек незначительная – 2…6 мкм. Наибольшие значения отклонений на 3-й шейке – 2 замера -10 мкм и 1-13 мкм, что может указывать на незначительный износ этой шейки либо на наибольшее влияние биения коленвала на эту шейку при его изготовлении.Установка коленвалов блокемкм. Зазоры в коренных подшипниках в 4 поясах из 10 превышает на 1…8 мкм значение зазора по КД (20…66 мкм), что является незначительным, по сравнению с предельно допустимым в коренном подшипнике – 150 мкм. Исходя из фактического и предельно допустимого зазоров, учитывая, что зазор определяется износом вкладышей с практически линейным темпом износа, остаточный ресурс коренного подшипника будет более чем в 2 раза больше отработанного.Отверстия в бобышках поршня под палецОтклонения размеров под поршневой палец по всем поршням и бобышкам соответствуют КД – 3-я группа по пальцу, разница в размерах 2 мкм. По шероховатости поверхности (зеркальная) видно, что износ отсутствует.Износ вкладышей коренных подшипников коленвала незначительный: превышает верхнее значение допуска по КД (+20…+53 мкм) от 2 до 12 мкм. Наибольшие отклонения отмечены в 4-й коренной опоре – до 12 спецпроектКоренные подшипники коленвала Отклонен. номинала Ø 64, мкм Направление замера отверстие вал плоскости разъема +40 1 под углом 60о -6…-12 +45 под углом 60о +45 1 плоскости разъема +55 -2…-6 2 +50 под углом 60о под углом 60о +50 плоскости разъема +50 под углом 60о -2…-6 +50 1 под углом 60о +55 2 плоскости разъема +55 под углом 60о -2…-8 +60 2 под углом 60о +60 плоскости разъема +55 под углом 60о -6…-10 +50 1 под углом 60о +55 3 плоскости разъема +50 под углом 60о -10…-13 +50 2 под углом 60о +60 плоскости разъема +55 под углом 60о -2…-2 +60 1 под углом 60о +65 4 плоскости разъема +60 под углом 60о -4…-6 +60 2 под углом 60о +55 плоскости разъема +45 под углом 60о -4…-6 +45 1 под углом 60о +50 5 плоскости разъема +55 под углом 60о -6…-8 +50 2 под углом 60о +55 По конструкторской документации +20…+53 0…-13 Предельно допустимый зазор в коренном подшипнике 150 мкм № Под- Пояс замера шипника отверстия Зазор, мкм 46…67 52…61 52…61 57…68 56…65 60…74 57…67 59…66 49…56 56…63 20…66Поршневые кольцаЗазор в замке в рабочем состоянии верхнего и нижнего поршневых колец на всех 4-х поршнях соответствует допуску по КД (0,3…0,65 мм). Радиальная толщина всех поршневых колец, замеренная в 5-ти точках, соответствует допуску по КД (3,95…4,3 мм). Высота всех поршневых колец, замеренная в 5-ти точках, соответствует допуску по КД (1,988…2,0 мм). Проведенные замеры показывают на незначительный износ поршневых колец.Внутренний диаметр втулок клапановОтклонения внутреннего диаметра втулок клапанов находятся в допуске по конструкторской документации (0…22 мкм), за исключением одного размера: на втулке №5, выпускной клапан 3-го цилиндра (замер по поясу №2 поперек двигателя), отклонение составило 25 мкм. Этот износ можно считать незначительным, по сравнению с предельно допустимым зазором в сопря жении клапан-втулка – 250 мкм.превысит отработанный и составит не менее 200 тыс. км. 3. Следует особо отметить хорошее состояние рабочих поверхностей цилиндров и поршней, что подтверждает высокую эффективность внедрения плосковершинного хонингования цилиндров в сочетании с «мягким» хонингованием и улучшенной геометрией поршня с маслоудерживающим микропрофилем. 4. Хорошее состояние двигателя указывает на правильную эксплуатацию и техническое обслуживание двигателя, своевременную замену масла и фильтров, использование качественного масла и топлива (последнее характерно для Московского региона).Выводы1. Оценка технического состояния двигателя УМЗ-4216 №80402609 после пробега 104050 км, сделанная в г. Балашихе путем визуального осмотра основных узлов и деталей, оказалась правильной и достаточно точной, что подтвердило микрометрирование деталей на ОАО «УМЗ». 2. Результаты микрометрирования и технической экспертизы показали, что по основным изнашиваемым сопряжениям (цилиндр–поршень, коленвал–блок, распредвал–блок, поршневые кольца–головка) остаточный ресурс до капитального ремонта этого двигателя более чем в 2 разаОтверстия в бобышках поршня под палец Отклонение номинального Ø25, мкм Пояс Направление замера замера бобышка №1 бобышка №2 вдоль оси поршня -6 -6 1(3) поперек оси поршня -6 -6 1 вдоль оси поршня -6 -6 2(4) поперек оси поршня -6 -8 вдоль оси поршня -6 -6 1(3) поперек оси поршня -6 -6 2 вдоль оси поршня -6 -6 2(4) поперек оси поршня -8 -6 вдоль оси поршня -6 -6 1(3) поперек оси поршня -6 -6 3 вдоль оси поршня -6 -7 2(4) поперек оси поршня -5 -7 вдоль оси поршня -8 -7 1(3) поперек оси поршня -6 -7 4 вдоль оси поршня -8 -7 2(4) поперек оси поршня -6 -6 По конструкторской документации - 5…- 7,5 (0…- 10) (с разбивкой на 4 группы через 2,5 мкм) Предельно допустимый зазор поршневой палец–поршень 100 мкм № ПоршняРазмеры поршневых колец Зазор в замке, мм Радиальная толщина кольца в свободном состоянии в рабочем состоянии точки замера значение, мм 1 (верхнее) 15,5 0,35 1,2,3,4,5 4,25;4,25;4,25; 4,25;4,25 1 2 (нижнее) 12,5 0,35 1,2,3, 4,5 4,30;4,30;4,30; 4,30;4,30 1 15,0 0,3 1,2,3,4,5 4,25;4,25;4,25;4,25;4,25 2 2 12,5 0,3 1,2,3,4,5 4,32;4,32;4,30;4,32;4,30 1 15,5 0,4 1,2,3,4,5 4,28;4,28;4,28;4,28;4,28 3 2 12,0 0,4 1,2,3,4,5 4,30;4,30;4,35;4,35;4,30 1 15,5 0,4 1,2,3,4,5 4,26;4,26;4,26;4,25;4,25 4 2 12,5 0,4 1,2,3,4,5 4,31;4,31;4,31;4,31;4,31 По КД 0,35…0,65 0.3…0,60 3,95…4,3 Предельно допустимый зазор в замках поршневых колец в рабочем состоянии 3 мм № Поршня № Кольца28 РЕЙС АВГУСТ 2010точки замера 1,2,3,4,5 1,2,3,4,5 1,2,3,4,5 1,2,3,4,5 1,2,3,4,5 1,2,3,4,5 1,2,3,4,5 1,2,3,4,5Высота кольца значение, мм 1,98;1,98;1,98;1,98;1,98 1,99;1,99;1,99;1,99;1,99 1,98;1,98;1,98;1,98;1,98 1,99;1,99;1,99;1,99;1,99 1,985;1,985;1,985;1,985;1,985 1,99;1,99;1,99;1,99;1,99 1,98;1,98;1,98;1,98;1,98 1,99;1,99;1,99;1,99;1,99 1,988…2,0