Перевірка зазорів "на місці" за допомогою "Plastigage": Детальний опис функцій та використання

Під час розбирання та збирання двигуна важливо перевіряти та встановлювати зазор між шийками колінчастого вала (секціями вала) та підшипниками колінчастого вала. Зазор можна розрахувати, віднявши зовнішній діаметр шийки від внутрішнього діаметра підшипника, але його також можна виміряти за допомогою спеціального вимірювального матеріалу у вигляді нитки, що називається Plastigage. У цій статті пояснюється значення та важливість внутрішніх зазорів двигуна, а також використання та особливості Plastigage.

Індивідуальне вимірювання та розрахунок шляхом віднімання: мікрометр + нутромір

Приклад верхньої частини блоку циліндрів чотирициліндрового двигуна. Колінчастий вал підтримується п'ятьма точками опор, і в цих точках встановлені вкладиші підшипників, які контактують з корінними шийками колінчастого вала. Це для цільного колінчастого вала; для розбірного колінчастого вала з кульовими підшипниками вкладиші підшипників відсутні.

Відповідні зазори встановлюються для обертових частин двигуна, таких як між колінчастим валом і блоком циліндрів, шатунною головкою і колінчастим валом, а також розподільним валом і головкою циліндрів. Якщо цей зазор менший за вказане значення, це збільшує втрати на тертя під час обертання, що призводить до зносу компонентів. І навпаки, якщо він занадто великий, це викликає люфт під час обертання, що призводить до аномального шуму та пошкоджень. Тому вкрай важливо, щоб зазор знаходився в межах діапазону, встановленого виробником.

Якщо у вас є можливість капітально ремонтувати двигун шляхом великих робіт, таких як ремонт або реставрація, ви можете перевірити зазори цих обертових частин і, якщо потрібне регулювання, вирішити це шляхом заміни деталей. Важливим першим кроком у цьому процесі є підтвердження поточного стану. Ви не можете рухатися далі, не знаючи поточного стану, чи потрібно зменшити або збільшити зазор.

Вимірювальними інструментами для визначення "зовнішнього діаметра вала" та "внутрішнього діаметра підшипника" є мікрометр і нутромір. Мікрометр, який використовується для вимірювання зовнішнього діаметра вала, є інструментом для вимірювання довжини. Хоча стандартний механічний штангенциркуль має мінімальне значення 0,05 мм, мікрометр може вимірювати до 0,01 мм.

На відміну від цього, нутромір, який використовується для визначення внутрішнього діаметра підшипника, не є інструментом, який сам по собі надає абсолютні розміри. Простими словами, це інструмент для вимірювання різниці плюс або мінус від референсного розміру.

Наприклад, якщо ви встановите референсний розмір нутроміра на 32,00 мм і вставите його в підшипник, а індикаторний прилад, прикріплений до нутроміра, покаже +0,05 мм, ви можете визначити, що внутрішній діаметр підшипника становить 31,95 мм. І навпаки, якщо індикаторний прилад показує -0,04 мм, внутрішній діаметр підшипника становить 32,04 мм.
Використовуючи цей метод, зазор можна розрахувати як: Внутрішній діаметр підшипника (виміряний нутроміром) - Зовнішній діаметр вала (виміряний мікрометром) = Зазор.

Хоча це може здатися простим, коли написано, на практиці використання нутроміра вимагає навичок та досвіду, і отримати точні вимірювання непросто без значного практичного досвіду. Крім того, сам нутромір є недешевим інструментом, тому аматорам може бути важко ефективно його використовувати, і він може залишитися невикористаним.

Plastigage: Зазор визначається шириною стиснення

Plastigage поставляється в паперовій упаковці, і сама упаковка має надруковані шкали, що вказують ширину стиснення та зазор. Спочатку це був американський продукт із зазором, вказаним у дюймах, і оскільки він переведений у мм, позначки деталізовані.

При використанні відріжте до зони вимірювання ножицями або подібним інструментом.

Протріть будь-який бруд або масло з поверхонь шийки колінчастого вала та підшипника, а потім встановіть Plastigage.

Сила затягування впливає на ширину стиснення вимірювального матеріалу, тому затягуйте з рекомендованим моментом. Також будьте обережні, щоб не обертати колінчастий вал під час вимірювання.

Хоча вимірювання зазорів зазвичай вимагає спеціальних інструментів, таких як мікрометри та нутроміри, існує простіший засіб для вимірювання зазорів: Plastigage.

Plastigage виготовляється зі спеціальної смоли, сформованої у вигляді нитки. Його поміщають у вимірювану область, деталі збирають, а зазор визначається шириною стиснення внаслідок моменту затягування. Ось відмінності між вимірюванням за допомогою Plastigage та вимірюванням за допомогою мікрометра + нутроміра:

● Мікрометр + Нутромір
・Вимірює зовнішній діаметр вала (мікрометр) та внутрішній діаметр підшипника (нутромір) окремо.
・Розраховує зазор з різниці між цими двома значеннями.
・Висока точність вимірювання, оцінюється в мкм (мікронах).
・Вимірюючи в кількох точках, можна також оцінити округлість та нерівномірний знос.

● Plastigage
・Перевіряє фактичний зазор зі зібраними деталями.
・Зчитує зазор за допомогою аналогового індикатора: ширини стиснення.
・Точність становить приблизно ±0,01 до ±0,02 мм.
・Вимірює лише в одній точці, оцінюючи локальний зазор.

По суті, навіть при вимірюванні одного й того ж "зазору", підходи двох методів принципово різні.

Крім того, з Plastigage необхідно використовувати різні вимірювальні матеріали залежно від розміру вимірюваного зазору. Це тому, що якщо тонкий матеріал використовується у великому зазорі, він недостатньо стиснеться, а якщо товстий матеріал використовується у вузькому зазорі, він надмірно стиснеться, знижуючи надійність.

Plastigage, що використовується в цьому випадку, поставляється в трьох типах, кольорово кодованих за діапазоном вимірювання, з наступними діапазонами вимірювання для кожного:

Зелений: 0,025–0,076 мм
Червоний: 0,051–0,152 мм
Синій: 0,102–0,229 мм

Як видно з цих специфікацій, при вимірюванні зазору за допомогою Plastigage важливо спочатку перевірити стандартний зазор у сервісному посібнику. Сервісний посібник є незамінним для розбирання та капітального ремонту двигуна.

У випадку двигуна, виміряного в цій статті, стандартний зазор між корінною шийкою колінчастого вала (секція вала) та вкладишем корінної шийки (внутрішній діаметр підшипника) становить 0,014–0,038 мм, з межею обслуговування 0,08 мм. Тому його можна виміряти за допомогою зеленого Plastigage.

Крім того, зазор між вкладишем шатунної головки та шийкою шатуна має стандартне значення 0,035–0,059 мм, з межею обслуговування 0,10 мм. Це також можна виміряти за допомогою зеленого вимірювального матеріалу.

Що робити, якщо зазор, виміряний за допомогою Plastigage, занадто великий?

Рівномірно послабте кріпильні болти та вийміть вимірювальний матеріал прямо вгору, щоб уникнути його протягування. Потім зчитайте зазор, звірившись з вимірювальним матеріалом на упаковці.

Чим менший зазор, тим ширше стискається Plastigage. Стандартний зазор для цього двигуна становить 0,014–0,038 мм, а межа обслуговування – 0,08 мм. Ширина стиснення вужча за смугу 0,038 мм (що означає більший зазор), але ширша за смугу 0,076 мм (що означає менший зазор), тому можна визначити, що вона не досягла межі обслуговування 0,08 мм. Якщо вам потрібно знати зазор як абсолютне значення, необхідний мікрометр + нутромір.

У цьому двигуні, коли виробник збирає новий транспортний засіб, він вибирає оптимальний підшипник з трьох типів підшипників різної товщини залежно від комбінації внутрішнього діаметра основної опорної секції колінчастого вала та зовнішнього діаметра корінної шийки колінчастого вала. Якщо виміряний зазор перевищує межу обслуговування після накопичення пробігу, можливо, вдасться зменшити зазор, використовуючи товстіший підшипник, ніж поточний, якщо такий компонент доступний.

Товщина вкладишів підшипників може бути визначена за фарбувальними мітками з боків. У цьому двигуні сині вкладиші підшипників є найтовстішими з трьох типів, а чорні вкладиші вказують на проміжну товщину. Якщо поточний чорний вкладиш має надмірний зазор, заміна на товстіший синій вкладиш зменшить внутрішній діаметр і, відповідно, зазор.

Коли Plastigage поміщається на вал, а підшипник затягується з рекомендованим моментом, вимірювальний матеріал стискається. Порівнюючи ширину стиснення вимірювального матеріалу з шириною ліній, надрукованих на упаковці Plastigage, можна визначити зазор.

Чи збігається ширина стисненого вимірювального матеріалу з надрукованою шириною, певною мірою є випадковістю, і насправді ви не можете знати точний зазор до рівня 0,001 мм. Якщо ширина стиснення ширша за надруковані 0,051 мм, але вужча за 0,038 мм, ви можете оцінити її приблизно в 0,04 мм.

Хоча мікрометр + нутромір може вимірювати в кількох точках по колу, Plastigage може вимірювати зазор лише в точці, де був розміщений вимірювальний матеріал, тобто в одному місці. Якщо на шийці або підшипнику присутні сторонні частинки, і вони вимірюються, це може призвести до меншого зазору, ніж середній. Також на вимірювання може вплинути товщина масляної плівки. Тому при використанні Plastigage протріть масло і працюйте в сухому стані.

Зі зносом, що прогресує з накопиченням пробігу, компоненти двигуна збільшують свої зазори. Отже, що слід робити, якщо зазор перевищує межу обслуговування?

Залежно від моделі та віку транспортного засобу доступність запчастин варіюється. Однак "вкладиші підшипників", встановлені на корінних шийках колінчастого вала та шатунних головках, доступні різної товщини. Це деталі, які використовуються для регулювання зазору до відповідного рівня шляхом корекції допусків зовнішнього діаметра корінних шийок серійних колінчастих валів та внутрішнього діаметра основних опорних секцій блоку циліндрів під час складання нового транспортного засобу. Вони також використовуються при капітальному ремонті та технічному обслуговуванні.

Необхідно перевірити типи та товщини вкладишів підшипників у сервісному посібнику. Використовуючи вкладиші підшипників на один або два класи товщі, ніж ті, що використовуються в даний час, можна зменшити зазор. Однак, якщо зазор збільшився через проблеми з самим колінчастим валом, такі як відшаровування твердого хромування на поверхні корінної шийки або шийки шатуна, колінчастий вал повинен бути замінений, а не тільки вкладиші підшипників.

Крім того, у випадках, таких як розподільні вали, де немає вкладишів підшипників у опорах кулачків, а головка циліндрів безпосередньо підтримує їх, якщо причиною збільшення зазору є сторона опори кулачка, може знадобитися заміна головки циліндрів.

Коли Plastigage ефективний?

Зазор вкладиша шатунної головки також можна виміряти за допомогою Plastigage. Оскільки шатун більш схильний до руху під час вимірювання, ніж колінчастий вал, утримуйте його на місці та затягніть гайки кришки.

Зазор вкладиша шатунної головки становить 0,035–0,059 мм. Перевіривши упаковку Plastigage, це близько відповідає ширині смуги 0,038 мм, що вказує на нижній кінець стандартного діапазону, тобто зносу на даний момент немає.

Для механіків-любителів та аматорів, які вимірюють зазори обертових частин двигуна, вибір між використанням мікрометра + нутроміра або Plastigage може базуватися на вартості придбання інструментів та частоті їх використання.

Мікрометр + нутромір є необхідними для точного вимірювання зазорів, але придбання обох може легко коштувати понад 10 000 єн. Якщо це "одноразове" завдання у вашому мотоциклетному житті, Plastigage, який можна придбати приблизно за 1000 єн, є достатньо практичним.

Чи збігаються значення зазорів, отримані обома методами вимірювання? На закінчення, вони не збігаються ідеально, але повинні бути близькими наближеннями в межах допустимого діапазону. Причини розбіжності наступні:

1: Відмінності в умовах вимірювання
・Мікрометр + нутромір вимірює окремі компоненти без навантаження.
・Plastigage вимірює в реальних умовах із застосованим моментом затягування.
・Навіть при правильному моменті, спотворення від затягування може вплинути на вимірювання.

2: Відмінності в положенні вимірювання
・Нутромір може вимірювати в різних місцях для визначення середнього або мінімального значення.
・Plastigage вказує лише локальний зазор, де вимірювальний матеріал був стиснутий.

3: Відмінності в роздільній здатності
・Мікрометр + нутромір може розраховувати значення з кроком 0,01 мм шляхом обчислення.
・Plastigage покладається на візуальне порівняння з надрукованими ширинами смуг.

Якщо точність є першочерговою, вибір – мікрометр + нутромір. Однак стандартні значення, встановлені самими виробниками мотоциклів, мають діапазон. Стандартне значення зазору між корінною шийкою та підшипником у цьому двигуні становить 0,014–0,038 мм, діапазон 0,024 мм. Межа обслуговування становить 0,08 мм, залишаючи запас 0,042 мм від верхньої межі стандартного значення до межі обслуговування.

З іншого боку, зелений Plastigage має цифри від 0,025–0,076 мм, надруковані для чотирьох різних ширин смуг. Виходячи з взаємозв'язку між ними, ширина стиснення використаного тут Plastigage потрапляє в стандартний діапазон, якщо вона знаходиться в межах діапазону вимірювального матеріалу, що вказує на те, що заміна підшипника не потрібна.

Якщо мета полягає в стандартизації зазору всіх вкладишів підшипників (або принаймні наближенні їх до однакового значення), або в максимізації зазору для зменшення втрат на тертя, тоді мікрометр + нутромір, який вимірює фактичні розміри, є більш надійним та корисним. Однак для регулярного технічного обслуговування Plastigage є достатньо практичним.

Вимірювання зазорів за допомогою Plastigage – це цікаве завдання, яке може посилити цікавість та дух дослідження двигунів. Однак знос колінчастих валів, шатунів та розподільних валів найчастіше спричинений поганим управлінням моторним маслом. Тому важливо ретельно проводити регулярну заміну масла, щоб уникнути необхідності вимірювання зазорів під час ремонту двигуна.

Перейти до галереї  (11)