Двигатель УМЗ-4216. Отчет завода

Завершающим 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 «Темп-Авто» в подмосковной Балашихе (см. «Рейс» №5-2010 г.) двигатель был отправлен для выяснения остаточного ресурса 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 цилиндров

Из 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 значительного 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.

Поршень

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 маслоудерживающий 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 – поршень

Величина 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.

Распредвал

Из 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 цилиндров
Размеры отверстий в блоке под опоры распредвала находятся в пределах допуска по КД (40…65 мкм). Наибольшие 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 блоке

Зазор 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 коленвала

Размеры всех четырех шатунных шеек коленвала находятся в пределах допуска по КД (0…-13 мкм). Разброс значений 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 коленвала

Диаметры 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 блоке

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 мкм. 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 палец

Отклонения 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.

Поршневые кольца

Зазор 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 клапанов

Отклонения 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 сопряжении клапан-втулка – 250 мкм.