Как заменить направляющие втулки клапанов

Как меняются направляющие клапанов. Оправка для запрессовки направляющих втулок клапанов

В ходе ремонта ГБЦ мне потребовалось заменить направляющие втулки клапанов. Ударные методы ремонта я не приемлю, поэтому решено было сделать винтовой выпрессовыватель «как у Травникова» , упростив конструкцию и адаптировав ее под свои задачи.

Тут есть нюанс — заводская технология замены направляек на моем моторе предусматривает извлечение и запрессовывание втулок в одну сторону, сверху вниз (в сторону камеры сгорания). Это несколько упрощает конструкцию приспособления, поскольку позволяет менять только сменные упоры, передающие усилие на втулку, а весь бутерброд в КС оставлять как есть. В то же время на самих направляющих втулках отсутствуют буртики либо стопоры, ограничивающие глубину запрессовывания, т.о. этот момент должен быть обеспечен инструментально в процессе работы.

Приняв во внимание эти особенности я изготовил такой вот нехитрый суповой набор:

Основа всего прибора — болт М14 с гайкой. Класс прочности подножный 8.8, на поверку его более чем достаточно для нормальной работы устройства. Метиз потребуется слегка доработать, выполнив в его торце глухое резьбовое отверстие М6 глубиной 10мм.

Шайба и гайка опять же подножные из ближайшего магазина крепежа, упорный подшипник с внутренним диаметром 15мм какой первый попался в Автоштампе, все остальные детали, кроме направляющей втулки из 12Х18Н10Т. Направляющая втулка с конусами нужна для центровки приспособления по седлу клапана, посему сделана из алюминия для исключения повреждения седла. Кроме того изготовление ее из мягкого металла позволяет закрыть глаза на неточность угла 45 градусов, этот момент перестает играть какую либо роль в работе устройства.

Неочевидные, но очень важные моменты: сменные ввертыши необходимы для правильного распределения усилия на втулку клапана при работе — маленькая используется при выпрессовывании, большая используется при запрессовывании и одновременно является кондуктором, обеспечивающим необходимую глубину установки втулок.

Порядок сборки устройства:

Усилия при выпрессовывании весьма небольшие, максимум усилия достигается при страгивании втулки с места, далее же все проходит без видимого напряжения. Я снял на видео работу девайса, но никак не выковырну его из старенького Айфона, так что придется подождать:) любуемся:

Ну и фотодоказательства работоспособности приспособления:

Процесс запрессовывания ничем не отличается от процесса выпрессовывания, кроме использования другого ввертыша. Запрессовывать нужно до упора торца ввертыша в посадочное место нижней тарелки пружины на ГБЦ.

Засим доклад окончен, любите свои моторы друзья! Пока!

Зачастую ремонтом автомобилей занимаются сами владельцы, приспосабливая для этого частные гаражные помещения. Особенно это касается отечественных марок машин, конструкция которых предусматривает ремонт основных узлов и механизмов. Не являются исключением ремонтные работы ответственных узлов двигателя.

Ремонт головки блока цилиндров часто подразумевает замену направляющих втулок клапанов газораспределительного механизма, который отвечает за своевременную подачу воздуха и топливовоздушной смеси в цилиндры двигателя внутреннего сгорания.

Признаки, указывающие на осмотр и необходимость замены направляющих втулок:

• прослушивается посторонний стук в двигателе;
• повышается расход масла;
• наблюдается поперечный люфт клапана во втулке.

Часто понятия «выпрессовка

» и «запрессовка » деталей ассоциируют с термином «демонтаж » и «монтаж ». Это не совсем правильно, так как демонтажные или монтажные работы больше относятся к свободно посаженным деталям, а вот выпрессовка или запрессовка — к деталям, установленным с натягом. Это более трудоемкий процесс.

Для процесса запрессовки и выпрессовки применяют разные по своей конструкции виды прессов: гидравлические, верстачные реечные, верстачные винтовые. У каждого пресса имеются свои функциональные возможности. Верстачные реечные и верстачные винтовые уместно применять для выпрессовки небольших деталей: втулок, пальцев, шпилек и т.д. Гидравлические прессы уместны при выполнении работ с большими деталями. Замена втулки клапанов. Для установления новых деталей требуется подготовить каждое гнездо — выпрессовать старые элементы.

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.

Причины преждевременного износа втулки клапана

Так как направляющие клапанов установлены внутри ГБЦ и изготавливаются (в зависимости от модели мотора) из чугуна, бронзы, латуни или сплавов, не каждый автолюбитель знает об их существовании. Вызвано это тем, что ресурс втулок составляет от 200000 км пробега.

Единственной неисправностью является механический износ внутренней поверхности в результате трения. На скорость износа влияют следующие факторы:

• своевременность замены и качества моторного масла;
• температурный режим работы ДВС;
• качество горючей смеси;
• исправность системы питания;
• правильность регулировки системы зажигания;

В результате износа направляющей стержень клапана теряет центрированность и двигается с перекосом, что не обеспечивает необходимую герметичность между седлом и тарелкой клапана. В итоге в камеру сгорания попадает масло, во впускной или выпускной коллектор прорывается горящая горючая смесь, что приводит к преждевременному износу узлов и деталей.

Процесс замены

Как уже говорилось выше, для снятия и установки направляющих необходима специальная наставка. Рассмотрим, что она из себя представляет и как ей пользоваться.

1. Описание наставки

Оправка для снятия и установки направляющей состоит из двух частей. Первая часть представляет собой шток определенной длины, обработанный на токарном станке и имеющий в определенных местах разный диаметр. Самый большой диаметр штока занимает основную его длину и составляет 18 мм. За эту часть шток удерживается рукой, и она ограничивает проскакивание штока на другую сторону при снятии втулки, что предохранит поверхность головки блока от удара молотком. Диаметр второй части штока равен диаметру втулки. Длина этой части равняется глубине отверстия, в котором размещена втулка. Третья часть штока самая короткая — ее диаметр соответствует внутреннему диаметру штока клапана (диаметру внутренней поверхности направляющей). Ее предназначение заключается в том, чтобы при выбивании втулки направление штока строго соответствовало направлению втулки и не создавался перекос штока при ударе по нему молотком.

Вторая часть штока похожа на торцевую головку. Отличает ее от торцевой головки отсутствие внутри граней (цилиндрическое отверстие с диаметром и длиной, равной диаметру и длине верхней части направляющей). В верхней части головки имеется отверстие с диаметром, равным внутреннему диаметру втулки и внешнему размеру штока с рабочей стороны. Как видно из описания оправки, найти ей замену из подручных средств не так сложно. Для этого как минимум понадобится цилиндрический стержень удобной длины, диаметр которого с одной стороны равняется внешнему диаметру втулки. В качестве наставки можно использовать старый шток маслонасоса от ВАЗ, предварительно сточив шестерню.

Для установки направляющей на место используйте торцевую головку подходящего диаметра либо подходящую полую трубку. Далее в тексте будут использоваться термины «оправка», «шток», «головка», подразумевающие под собой как специальную оправку, так и подходящие подручные средства.

2. Процесс снятия изношенной направляющей и установка новой

Для снятия втулки переворачиваем ГБЦ рабочей частью вверх. Далее берем шток, вставляем в отверстие клапана и молотком аккуратно выпрессовываем.

В данном процессе важна точность удара. Если вы попадете молотком по поверхности головки блока, то это приведет к нарушению плоскости ГБЦ. Чтобы выбить втулку, удар должен быть сильным, а для этого лучше использовать тяжелый молоток. Чтобы установить новую втулку, разместите ГБЦ на поверхности в положении, в котором она размещается на двигателе. Затем возьмите новую втулку, смажьте внешнюю поверхность маслом и установите ее в нужное отверстие.

Далее наденьте на нее головку и вставьте шток. Аккуратно ударяя молотком по верху штока, запрессуйте направляющую втулкуна место

При установке обратите внимание, чтобы выбранные подручные средства не касались верха седла сальника (отмечен стрелочкой 1), так как при ударе седло деформируется или от него отколется кусок. Головка должна упираться в основание седла сальника (отмечено стрелочкой 2)

Со снятием и установкой направляющей втулки проблем не возникает. Это простая процедура, которая требует определенных знаний, аккуратности и точности при работе.

Ещё кое-что полезное для Вас:

Замена направляющих втулок клапанов

Извлечение

1. Здесь настоятельно рекомендуется перед процедурой разогреть головку блока цилиндров где-то до 100 градусов по Цельсию. Алюминий, из которого изготовлена ГБЦ, имеет больший коэффициент расширения, чем материал направляющей втулки. Вследствие нагревания натяг соединения втулка-ГБЦ существенно уменьшается и направляющие можно спокойно, без повреждения посадочного места, выпрессовать лёгкими ударами молотка или кувалды.
2. Для извлечения применяют специальный инструмент-выколотку (оправку). Несмотря на свою узкоспециализированность и дороговизну, этот инструмент даёт возможность выпрессовки точно по оси направляющей втулки. Нередко опытные автомастера для подобных процедур обзаводятся пневмомолотками и специальными насадками-выколотками для них.

Инструмент для выпрессовки и запрессовки направляющих втулок

Установка новых

1. Перед тем как ставить новые запчасти, нужно определить значение фактического натяга. Для этого измеряется диаметр посадочного гнезда в ГБЦ и диаметр втулки. Разница между первым и вторым не должна превышать 0,03–0,05 мм.
2. В случае если гнездо заметно больше, чем выбранная для него втулка, то следует поискать деталь диаметром побольше. Если же диаметр гнезда недостаточен, то можно воспользоваться услугами сверлильного станка для его увеличения.
3. Перед процедурой запрессовки новых втулок головку блока цилиндров также необходимо нагреть. А вот новые запчасти вообще рекомендуют охладить в жидком азоте, что сильно уменьшит их внешний диаметр и позволит легче войти в расширенные от нагрева посадочные гнёзда, также снизит риск получения повреждений при запрессовке.
4. Но так как не у всех в гараже найдётся жидкий азот, то можно предварительно поместить новые втулки в морозилку. Опять же при наличии последней в зоне доступности. Для простоты, можно взять в качестве необходимой разницу температур между ГБЦ и направляющей втулкой равной 150 градусам Цельсия. Ещё при запрессовке втулок рекомендуют смазывать трущиеся поверхности жидким машинным маслом, особенно если детали не нагревались/охлаждались.
5. Сам процесс запрессовки проходит по тому же сценарию, что и выпрессовки. В качестве инструмента оправка и молоток (или пневмомолоток с насадкой). Далее, чередой последовательных ударов забиваем деталь в посадочное гнездо.

Порядок снятия ГБЦ и направляющих втулок

Проверка и корректировка тепловых зазоров в приводе клапанов Renault Logan

Прежде чем начать ремонт, необходимо иметь полный набор для восстановления работоспособности ГБЦ. Эта составляющая двигателя не ломается мгновенно, ее износ происходит постепенно. На срок эксплуатации влияют:

1. своевременная замена масла;
2. соблюдение теплового режима работы силового агрегата;
3. качество применяемого топлива.

Сняв ГБЦ, можно начинать ремонт поврежденного узла. Эта операция считается самой трудоемкой и продолжительной. Прежде всего, необходимо отключить АКБ, затем очищаются каналы головки путем слива охлаждающей жидкости через сливную пробку в специально подготовленную емкость. Дальше происходит демонтаж приемной трубы. Аккуратно производим снятие термостата и приводного ремня ГРМ. Фиксируем распредвалы, чтобы удобно было ссаживать шкивы. Следующим этапом будет снятие датчика охлаждения двигателя.

В указанный ремонт входит также и снятие клапанной крышки, предварительно выкрутив все болты крепления. Помещенную на столе ГБЦ необходимо тщательно очистить от остатков старой прокладки, подтеков масла, пыли и при помощи керосина помыть. Дальше идет ее разбор, прежде всего подлежат снятию коромысла. После этого посредством приспособления клапана рассухариваются. Используя широкую плоскую отвертку или специнструмент, снимаем маслосъемные колпачки. После этого демонтируются тарелки, шайбы, пружины (внутренняя, внешняя).

Бывают моменты, когда клапан плохо выходит из посадочного места. В таких случаях по нему следует нанести несколько ударов молотком. При помощи насадки извлекается пришедшая в негодность втулка из головки

Такой ремонт должен проводиться очень осторожно, невнимательность может привести к повреждению посадочного места или поверхности ГБЦ. Все детали блока необходимо проверить на наличие любых повреждений и неисправностей

Извлечение направляющих

Направляющие можно выпрессовать съёмником, либо выбить молотком через проставку. У каждого из этих способов есть свои достоинства и недостатки, и свои особенности в применении того или иного метода. Проще, конечно, выбить молотком, но можно повредить направляющую и она разобьёт посадочное отверстие; съёмник свою работу сделает аккуратно, но он достаточно дорогой, чтобы его покупать ради разового использования, проще тогда отдать на СТО, там сделают за те же деньги.

Направляющие вставляются в головку сверху, а это значит, что выбивать их надо со стороны камеры сгорания. Для выбивания нужна оправка чуть уже внешнего диаметра втулки. Для удобства самый край оправки надо сточить до размеров внутреннего диаметра втулки, чтобы оправка внутренней частью залезла в отверстие направляющей, а внешней упиралась в торец. Тогда эта конструкция никуда не соскочит.

Для выбивания желательно взять молоточек потяжелее, тогда направляющая выйдет с одного удара. Для уменьшения натяга головку можно слегка подогреть, к примеру, на электрической плитке; благодаря разным коэффициентам линейного расширения стали (материал втулки) и алюминия (материал головки), натяг уменьшается и требуется меньше усилий. Недостатком такого метода может стать расплёсканная с одной стороны втулка, которое не пройдёт через отверстие и таким образом повредит головку.

Выпрессовывается аналогичным способом, только вместо удара молотка будет приложена сила съёмника. Съёмник выглядит следующим образом: через направляющую втулку проходит шпилька примерно такого же диаметра, как и внутреннее отверстие, со стороны камеры сгорания стопорится гайкой, с обратной стороны делается упор, через который будет тянуться шпилька вместе со втулкой. Далее на шпильку накручивается  гайка, расстояние уменьшается, и втулка выходит из посадочного отверстия. Если при большом усилии втулка не пошла, ей надо сорвать, постучав по съёмнику со стороны камеры сгорания. Дальше всё пойдёт как по маслу.

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.

Для чего нужна направляющая втулка

Направляющую втулку вполне справедливо можно считать основным элементом, от которого зависит ресурс и правильная работа тандема «седло — клапанная тарелка». Материал, из которого изготовлена деталь и сама её конструкция в первую очередь нацелены на работу в условиях больших скоростях закреплённого в ней клапанного стержня, постоянных высокотемпературных нагрузок и практически полного отсутствия смазки в паре «клапан-втулка».

Причины и последствия деформации

Описанные условия приводят к тому, что в процессе работы мотора изнашиваются и направляющая втулка клапана, из-за чего со временем может нарушаться её соосность с клапанным стержнем. В дальнейшем деталь ещё больше разбивается и клапан начинает «гулять» и неплотно прилегать к своему седлу, а это, в свою очередь, приводит к разбитию фаски седла со временем. В качестве последствий можно получить прогар клапана и попасть на замену седла.

Внешний вид бронзовых направляющих втулок для моделей ВАЗ 2108–2109

Также из-за «гуляния» клапана в разбитой направляющей могут быстрее прийти в негодность маслосъёмные колпачки. Они просто не смогут удерживать масло при увеличившихся угловых смещениях клапанного стержня. Результатом будет попадание масла в двигатель, а если ещё учесть, что через разбитую втулку будет проходить масла больше обычного, то ситуация получается не из приятных. Увеличится нагар на клапанах и других деталях вокруг камеры сгорания, повысится уровень вредных выбросов выхлопных газов и можно получить преждевременно вышедший из строя каталитический нейтрализатор. И простой заменой маслосъёмных колпачков тут не обойтись, так как вскоре проблема снова вернётся.

Почему не стоит пренебрегать проверкой

В процессе ремонта двигателя его головке лучше уделить особое внимание. Нередко именно эта часть мотора виновна в том, что уровень компрессии в цилиндрах далёк от желаемого

Автомобилисты порой при ремонте ГБЦ ограничиваются только притиркой клапанов к их сёдлам, считая, что в цельнометаллических втулках особо изнашиваться особо-то нечему. В то же время проверить, насколько велик зазор между деталью и её клапаном будет совсем нелишним делом. Когда полученные цифры зазора выходят за рамки рекомендуемых автопроизводителем, то никакая притирка клапанов или замена маслосъёмных колпачков не уберегут от проблем в дальнейшем.

Материалы, используемые для изготовления втулок

Для изготовления втулок применяют материалы с хорошей износостойкостью и уровнем теплопроводности. Среди таких можно найти:

• специальные сплавы чугуна;
• бронзУ;
• латунь;
• металлокерамику.

По теплопроводности и себестоимости латунь наряду с бронзой находятся в лидерах, поэтому подавляющее большинство втулок изготовлено из сплавов этих металлов.

Нюансы, которые необходимо учитывать

Большинство втулок имеют специальный опорный буртик на наружной стороне, призванный обеспечить надлежащую фиксацию детали по вертикали в ГБЦ. Если же деталь гладкая, то установка осуществляется с использованием специальной оправки.

Для впускных клапанов направляющие втулки не должны выступать, дабы не увеличивать аэродинамическое сопротивление впускного канала. Втулки выпускных клапанов призваны по максимуму «прятать» стержень клапана для сохранности последнего от воздействия высоких температур и лучшего отвода тепла.

Внешний вид и расположение направляющей втулки клапана в ГБЦ

Точность изготовления втулок очень высока. Это необходимо для получения максимально выверенной соосности и наилучшего прилегания клапанной тарелки и седла при функционировании двигателя. Снаружи корпус детали, которую предстоит запрессовать в ГБЦ, должен быть максимально чисто обработан, на нём должны отсутствовать какие-либо царапины или риски. Этим обеспечивается оптимальный отвод тепла от этой хапчасти в головку блока.