Коленвал компрессора: неисправности, замена и обслуживание

Скачать это руководство в PDF

Воздушный компрессор — это узел, который на тяжёлом коммерческом автомобиле работает тихо и незаметно, но стоит ему остановиться, машина не выйдет на линию. Внутри самого компрессора наиболее нагруженным элементом является коленчатый вал: он принимает привод от двигателя, передаёт его через шатун на поршень и одновременно воспринимает нагрузки, возникающие от давления масла и воздуха. За значительной частью жалоб, с которыми обращаются на местах — «компрессор гонит масло», «не нагнетает воздух», «из компрессора идёт стук» — стоит проблема с подшипниками коленчатого вала, приводной шестерни/шкива либо в шпоночно-коническом соединении. Это руководство подготовлено для того, чтобы познакомить с коленчатым валом и приводной группой компрессора, правильно диагностировать неисправность, выполнить замену по правилам и предотвратить её повторение.

Что такое коленчатый вал и приводная группа компрессора? Назначение и принцип работы

Коленчатый вал и приводная группа компрессора — это комплект из вала, шестерни/шкива, подшипников, сальников и соединительных элементов, который преобразует вращательное движение, полученное от двигателя, в возвратно-поступательное движение поршня компрессора, одновременно выполняя функции опоры, уплотнения и смазки.

Принцип работы представляет собой уменьшенную копию кривошипно-шатунного механизма двигателя. Двигатель передаёт крутящий момент на коленчатый вал компрессора через шестерню, ремённо-шкивную передачу или прямую муфту. По мере вращения эксцентриковой шейки (шатунной шейки) коленчатого вала шатун перемещает поршень вверх-вниз в цилиндре. При движении поршня вниз воздух (или в системах с турбонаддувом — сжатый воздух) поступает через впускной клапан, а при движении вверх сжимается и через нагнетательный клапан подаётся в осушитель воздуха, а оттуда в воздушные ресиверы. Коренные шейки вращаются в подшипниках; в большинстве применений моторное масло подаётся под давлением в корпус компрессора и распределяется по шейкам через масляные каналы внутри коленчатого вала. Сальники на концах вала препятствуют вытеканию масла наружу и попаданию воздуха на масляную сторону.

Основные элементы, составляющие группу:

• Коленчатый вал (основной корпус): несёт коренные шейки, эксцентриковую шатунную шейку, масляные каналы и противовесы.
• Коренные подшипники: в зависимости от применения — шариковый/роликовый подшипник качения либо подшипник скольжения (втулка/половинчатый вкладыш).
• Шатун и шатунный подшипник: соединение от шатунной шейки к поршню.
• Приводной элемент: приводная шестерня, ремённый шкив либо ступица муфты/соединения.
• Соединительные элементы: шпонка (шпоночный тип), коническая ступица, гайка/болт вала, шайба и стопорные элементы.
• Сальники и уплотнительные кольца: передний/задний сальник вала, прокладки крышек.
• Элементы осевой регулировки: шайба-регулятор, стопорное/пружинное кольцо.

Типы привода: шестерёнчатый, шкивный и с муфтой

В компрессорах с шестерёнчатым приводом коленчатый вал получает привод непосредственно от шестерёнчатой группы двигателя; потери синхронизации отсутствуют, однако критичны зазор в зацеплении (backlash) и порядок монтажа. В типах с ремённо-шкивным приводом натяжение и соосность шкива создают радиальную нагрузку на вал; дефект натяжения напрямую сказывается на ресурсе переднего подшипника и сальника. В типах с муфтой (с электромагнитной муфтой / энергосберегающих) при отсутствии потребности в воздухе компрессор вращается вхолостую или отсоединяется; в таких типах состояние ступицы и поверхности муфты так же важно, как и передача крутящего момента на конце вала.

Опоры: подшипники качения и скольжения

В компрессорах малой и средней производительности распространены подшипники качения; потребность в масле низкая, трение невелико, но они чувствительны к ударам и вибрации. В типах высокой производительности, получающих масло под давлением от двигателя, предпочтительны подшипники скольжения; несущим является масляная плёнка, поэтому при нарушении давления или чистоты масла повреждение развивается быстро. Логика диагностики в руководстве одинакова для обоих типов: зазор + шум + расход масла — эту триаду читают вместе.

Уплотнение и баланс масла

Одна из задач коленчатого вала — отделять масляную сторону от воздушной. Изношенный коренной подшипник заставляет вал вращаться с биением в сотые доли миллиметра; сальник больше не садится правильно, и компрессор начинает «гнать масло». На местах это обычно принимают за неисправность колец/цилиндра; на деле же источником чаще всего является зазор в подшипнике. Точно так же избыточное давление в картере (прорыв газов, blow-by) или засорённая линия возврата масла способны заставить течь даже исправный сальник.

Признаки неисправности и диагностика

Неисправности группы коленчатого вала редко возникают в одиночку. В большинстве случаев масло, тепло и зазор питают друг друга. Приведённая ниже таблица сопоставляет наиболее частые на местах признаки с вероятными причинами и методами проверки.

Сначала исключите систему, потом лезьте в компрессор

Самая распространённая причина жалобы «не успевает воздух» — не группа коленвала, а утечка в системе. Прежде чем снимать компрессор: ищите утечки в гофрах/клапанах/штуцерах мыльной водой, посмотрите, не сбрасывает ли осушитель воздуха постоянно, измерьте давление отсечки регулятора давления. Исправный компрессор в системе с постоянной утечкой тоже ведёт себя как «неисправный» и в короткий срок действительно выходит из строя.

Правильная последовательность диагностики уноса масла

Не нарушайте очерёдность при уносе масла: (1) уровень моторного масла и состояние вентиляции картера, (2) не засорена ли линия возврата масла компрессора, (3) впускная линия — при впуске с турбонаддувом чрезмерный вакуум/давление, (4) плита клапанов и кольца, (5) сальник вала, (6) зазор подшипника. Пропуск первых трёх пунктов и прямая замена компрессора — причина номер один повторения той же неисправности через несколько тысяч км.

Измерять, а не снимать: не «чувствуйте» зазор, а измеряйте

Осевой зазор вала и биение на его конце в большинстве случаев можно измерить индикатором на магнитной стойке даже при установленном на автомобиле компрессоре. Вместо слов «вроде люфтит» выполните замер и сравните значение с пределом из сервисного руководства. Если предел превышен — в дело вступает ревизия группы коленвала или замена компрессора в сборе; если значение в пределах — неисправность нужно искать в другом месте.

Этапы замены / установки

1. Подтвердите неисправность и запишите данные: запишите измеренные значения зазора, биения, времени нарастания и расхода масла. Это единственный способ провести сравнение после замены.
2. Обезопасьте систему: отсоедините аккумулятор, стравите воздушные ресиверы, а если компрессор с водяным охлаждением — снизьте уровень антифриза и приготовьте ёмкость на случай пролива.
3. Снимайте линии, маркируя их: нагнетательная линия, впускная линия, подача/возврат масла, при наличии — линии воды и сигнальная линия регулятора/муфты. Заглушите вход каждой линии; одна-единственная песчинка, попавшая внутрь компрессора, погубит новый подшипник.
4. Снимите компрессор: сам компрессор не фазируется по двигателю; однако, поскольку приводная шестерня является частью шестерёнчатой группы двигателя, при снятии/установке проверьте по инструкции производителя, что метки шестерёнчатой группы не нарушены. Компрессор тяжёлый; не пытайтесь удержать его в одиночку, используйте опору/подъём.
5. Осмотрите приводную группу: поверхности зубьев шестерни/шкива, шпонку и шпоночный паз, след контакта на конической поверхности, винт конца вала. Смятая шпонка или блестящая/изношенная коническая поверхность говорят о том, что предыдущий монтаж был выполнен со слабиной — меняйте не только деталь, но и причину.
6. Измерьте группу коленвала и примите решение: диаметры коренной и шатунной шеек, зазор подшипника, осевой зазор, биение вала и проходимость масляных каналов. Если сервисный предел превышен — вал + комплект подшипников обновляют вместе; при царапинах/задирах на поверхности шейки вал повторно категорически не используют.
7. Очистите гнёзда и масляные каналы: прочистите гнёзда подшипников корпуса, масляные каналы и отверстие возврата сжатым воздухом + подходящим очистителем. Остатки старой прокладки соскабливайте, не царапая поверхность; не оставляйте стружки.
8. Установите подшипник и коленчатый вал: установите новые подшипники, смазав их чистым маслом, в правильном направлении и до полной посадки. В типах с подшипниками качения выполняйте монтаж нагревом/прессом — никогда прямым ударом молотка; усилие всегда прикладывайте через правильное кольцо.
9. Замените сальники и прокладки: установите сальник вала подходящей направляющей оправкой, не выворачивая его кромку; смажьте кромку сальника перед монтажом. Прокладки крышек всегда используйте новые.
10. Подсоедините приводной элемент по правилам: посадите шпонку в паз до конца, очистите коническую поверхность от масла/смазки, затяните гайку вала моментом по руководству и, при наличии, с указанным углом доворота. В типах со шкивным приводом проверьте соосность линейкой/лазером, отрегулируйте натяжение ремня измерителем натяжения.
11. Установите компрессор, заправьте и введите в работу: прежде чем подсоединить линию подачи масла, убедитесь, что из линии идёт чистое масло. После монтажа запустите двигатель на холостом ходу и проверьте герметичность по маслу, шум и время нарастания давления; после короткого дорожного теста повторно проверьте момент затяжки и герметичность.

На что обратить внимание (частые ошибки)

• Монтаж подшипника молотком: удар оставляет невидимую вмятину в дорожке (бринеллирование); деталь повреждена ещё до начала работы.
• Повторное использование старой шпонки: смятая шпонка при первой же нагрузке снова даёт зазор. Шпонку и гайку вала при замене вала следует обновлять.
• Установка сальника всухую / выворачивание его кромки: при первом же пуске кромка сгорает, компрессор сразу начинает гнать масло.
• Пропуск регулировки осевого зазора: при нарушении набора шайб/стопорных колец смещается контакт шестерён, появляются гул и поломка зубьев.
• Регулировка натяжения ремня «нажатием рукой»: чрезмерно натянутый ремень убивает передний подшипник и сальник; ослабленный ремень нагревается и съедает шкив.
• Неверное или грязное масло: компрессор использует общее с двигателем масло; растянутый на двигателе интервал замены масла напрямую сказывается на подшипнике компрессора.
• Незамена картриджа осушителя воздуха: насыщенный картридж возвращает влагу в систему; коррозия и неисправность клапанов нагружают и группу коленвала.
• Пропуск первой проверки после монтажа: после монтажа необходимо провести короткое наблюдение; пропуск первой проверки — один из наиболее часто повторяющихся дефектов монтажа по данным обратной связи VADEN с мест (подробный протокол наблюдения см. в разделе «Обслуживание и ресурс»).

Технические значения и контрольные точки

Приведённые ниже значения носят характер типового/общего справочного ориентира для воздушных компрессоров тяжёлых коммерческих автомобилей. Между типом компрессора, производителем и годом выпуска может быть значительная разница; при принятии решения основой всегда является действующее сервисное руководство производителя автомобиля/компрессора.

В моментах затяжки мера так же важна, как и сама деталь. Приведённая ниже таблица служит лишь для указания порядка величины:

Быстрый контрольный список на месте:

• Ресиверы пусты → измерьте время нарастания до давления отсечки и сравните с руководством.
• На холостом ходу двигателя прослушайте компрессор стетоскопом: ритмичный стук = подозрение на подшипник/шатун.
• Сняв нагнетательный штуцер, осмотрите масляную плёнку на внутренней поверхности; мокрое масло = унос масла.
• Измерьте биение конца вала и шкива индикатором.
• Проверьте натяжение ремня измерителем; подтвердите соосность линейкой.
• Проверьте возраст картриджа осушителя воздуха и его поведение при сбросе.
• Убедитесь, что линия возврата масла свободно проходит.

Обслуживание и ресурс

Ресурс группы коленвала компрессора зависит не только от качества детали, но и от качества среды, в которой она работает. При чистом масле, чистом воздухе, правильном натяжении и системе без утечек группа не доставляет проблем долгие годы; но стоит одному из этих условий нарушиться, ресурс быстро сокращается. Поскольку на тяжёлом коммерческом автомобиле компрессор работает при каждом обороте двигателя, единственный способ использовать его «не изнашивая» — сократить лишние включения.

• Дисциплина моторного масла: в большинстве применений компрессор использует моторное масло. Растянутый интервал замены масла напрямую сокращает ресурс подшипника коленвала. Придерживайтесь интервала производителя и правильной спецификации.
• Картридж осушителя воздуха: обычно меняется раз в год или в пределах пробега из руководства по автомобилю. Влага — самый тихий враг системы и компрессора.
• Впускной фильтр/линия: засорённый фильтр заставляет компрессор работать в вакууме и увеличивает унос масла. Проверяйте вместе с воздушным фильтром двигателя.
• Охота за утечками: раз в месяц ищите утечки в гофрах, клапанах и штуцерах мыльной водой. Постоянно работающий компрессор = короткий ресурс.
• Ремень и соосность: в типах со шкивным приводом периодически проверяйте состояние и натяжение ремня; треснувший/залоснившийся ремень меняйте не откладывая.
• Слив ресиверов: регулярно сливайте воду через сливные клапаны в нижней части ресиверов; при обратном попадании воды начинается коррозия.
• Отслеживание шума: не откладывайте появившийся новый стук или гул. Рано выявленный зазор подшипника решается ревизией; при откладывании вал и корпус уходят вместе.
• Наблюдение после ревизии: в первые сотни километров после монтажа (на практике порядка ~500–1000 km) следует проконтролировать герметичность и момент затяжки, а при первом ТО — повторно измерить возврат масла и время нарастания. Значительная часть повторяющихся дефектов монтажа по данным обратной связи VADEN с мест обусловлена пропуском именно этой ранней проверки.

Коротко: группа коленвала — это не деталь по принципу «поставил и забыл». Каждая замена, выполненная без устранения породивших неисправность условий (грязное масло, влага, утечка, неверное натяжение), — это отложенное повторение той же неисправности. Триада «правильная диагностика + монтаж по правилам + регулярное обслуживание» делает компрессор надёжным элементом на весь срок службы автомобиля.

Семейство продуктов VADEN ORIGINAL Коленчатый вал и приводная группа компрессора охватывает коленчатые валы, фланцы коленчатого вала и ремкомплекты коленчатого вала, шатуны и шатунные вкладыши, комплекты подшипников и втулок, приводные шестерни и приводные валы, комплекты муфт, а также группы «болт–гайка» и комплекты прокладок для воздушных компрессоров тяжёлых коммерческих автомобилей. Продукты каталогизированы по форме конца вала, размеру шейки и схеме опор распространённых типов компрессоров OE (типа/аналога Knorr-Bremse, Wabco, Bendix и др.). Чтобы найти подходящую вашему автомобилю ссылку, подтвердить перекрёстный номер OE или подобрать ремонтный комплект, найдите ваш тип компрессора в каталоге деталей компрессора или свяжитесь с нашей технической командой, указав номер корпуса компрессора.

Связанные категории: Коленчатый Вал · Фланец Коленчатого Вала · Ремкомплект Коленвала · Приводной Вал · Шестерня · Ремкомплект Шестерни

Связанные технические руководства: Поршень-кольца и шатун компрессора: ремонт и замена · Ремонт компрессора: головка, клапанная плита, прокладки · Клапаны и разгрузка компрессора: неисправности, замена, обслуживание · Охлаждающая плита компрессора и водяное охлаждение

Применение и совместимость: Каталог совместимости автомобилей · Каталог совместимости двигателей

Основное руководство: Компрессор пневмотормоза: неисправности, замена и обслуживание