Ремонт направляющих втулок клапанов на двигателях семейства CUMMINS, устанавливаемых на автомобили производства КАМАЗ

Для отработки технологии ремонта втулок ГБЦ  CUMMINS семейства ISBe и ISLe  мы провели анализ отечественного и зарубежного опыта восстановления отверстий, который показал перспективность применения технологии компании «CLASSIC engine supplies.Inc.» и необходимость ее углубленного изучения.

«Новое – это хорошо забытое старое»
Жак Пеше (1758-1830)

Первые двигатели внутреннего сгорания появились в мире в конце XIX века. Естественно, в то время не было станков с ЧПУ, совершенных технологий серийного производства деталей, а были у создателей моторов огромный энтузиазм и желание изменить мир к лучшему. В связи с этим детали первых двигателей имели достаточно простую конструкцию. В частности, направляющие втулки клапанов и седел изготавливались (отливались) из чугуна как единое целое с головкой блока цилиндров (ГБЦ), что позволяло упростить технологию её  изготовления и снизить себестоимость производства.

Первый опыт эксплуатации силовых установок на заре развития двигателестроения показал необходимость, наряду с увеличением мощности моторов, создания службы сервисного обслуживания и улучшения ремонтопригодности двигателей. Стали разрабатываться каждым производителем свои стандарты ремонтных размеров деталей, которые требовали наиболее частой замены при ремонте, например, поршни, гильзы, коленчатые валы и т.п. Для головок, в которых направляющие втулки были сделаны как единое целое с ГБЦ, предлагался ряд клапанов с увеличенным диаметром стебля. Следует отметить, что последнее предложение рынку  позволило упростить ремонт ГБЦ за счет применения только одной операции – разворачивания отверстия во втулке под конкретный ремонтный размер клапана.

Дальнейшее развитие двигателестроения было направлено на повышение литровой мощности, экономичности и ресурса работы моторов, а в последние 25…30 лет активно ведутся поисковые работы по снижению токсичности их  выбросов и снижению себестоимости производства. Естественно, что наряду с применением новых конструкторских решений и  материалов, современных технологий изготовления деталей, растущей конкуренции между мировыми лидерами двигателестроения, не забывается и опыт предыдущих поколений.

В России сегодня эксплуатируется грузовая техника от всех известных   мировых производителей, но наиболее массовым является семейство грузовиков КАМАЗ. После  «лихих»  90-х годов наш автомобильный гигант развивается планомерно согласно разработанной программе стратегического развития КАМАЗа до 2020 г. (http://www.kamaz.ru/upload/import_texts/Strategy2014_Public(ru).pdf). Среди многих задач, стоящих перед заводом, одними из основных являются: улучшение потребительских характеристик выпускаемой продукции, а также создание новой линейки автомобилей, которые должны стать достойными конкурентами машинам  зарубежного производства. С февраля 1976 г., когда с конвейера КАМАЗа вышел первый грузовик, по сегодняшний день произведено более 2500 тысяч двигателей. Традиционно завод комплектовал свои грузовики дизелями семейства КАМАЗ-740, а также производства ЯМЗ. Для улучшения эксплуатационных характеристик автомобилей  КАМАЗ уже более 5 лет комплектует их дизелями CUMMINS семейства ISBe и ISLe (с электронным управлением впрыском топлива).

Условия эксплуатации КАМАЗов в России, как все знают,  очень жесткие:  частая перегрузка автомобилей; применение  некачественных и дешевых  ГСМ; срыв сроков проведения плановых ТО и т.д., т. е. эксплуатация их продолжается, как правило,  до «полного останова». В  результате нарушений правил эксплуатации машин ограничивается и заданный ресурс их работы до капитального ремонта узлов и агрегатов.

Первые детали двигателей CUMMINS семейства ISBe и ISLe поступили для ремонта в наш технический центр более двух лет назад. Если ремонт блоков цилиндров и коленчатых валов производился по отработанным нами технологиям (гильзовка цилиндров; восстановление постелей коленчатого вала; электро-магнитная дефектовка и  шлифовка к/в), то ремонт ГБЦ этих дизелей представлял достаточно трудоемкую процедуру и, в первую очередь, ремонт направляющих втулок клапана, которые были изготовлены в теле отливки ГБЦ. Первое время мы высверливали втулки, затем разворачивали их разверткой, изготавливали новые направляющие втулки, а затем их запрессовывали в ГБЦ и т.д.. На ремонт одной ГБЦ шестицилиндрового двигателя (с учетом токарных работ) затрачивалось 8…10 часов. Естественно, такие временные затраты на ремонт не устраивали нас и наших клиентов. До этого мы имели опыт использования технологий восстановления направляющих втулок клапанов методом раскатки отверстия роликом (к сожалению, фирма UTP (США) прекратила свое существование), а также  установки во втулку  гильзы из бронзы  (фирма K-line, США). Последняя технология предполагала фиксацию гильзы во втулке и формирование нужного диаметра отверстия за счет применения специального инструмента (дорна). Эта технология достаточно популярна за рубежом, но ее применение в нашем техническом центре «не  прижилось», т.к. были отмечены случаи ненадежной фиксации гильз во втулках.

Для отработки технологии ремонта втулок ГБЦ  CUMMINS семейства ISBe и ISLe  мы провели анализ отечественного и зарубежного опыта восстановления отверстий, который показал перспективность применения технологии компании «CLASSIC engine supplies.Inc.» и необходимость ее углубленного изучения. (Ремонт ГБЦ с несъемными направляющими втулками клапанов. Технология CLASSIC). Фирма CLASSIC с 1987 года поставляет на рынки США и других стран комплекты специальных инструментов и расходных материалов для восстановления направляющих втулок. При внешней схожести технологий K-line и CLASSIC, принципиальным отличием является применение CLASSIC  комплекта калиброванных  твердосплавных шаров различного диаметра, использующихся  в определенном порядке. Кроме того, когда идет деформирование (вдавливание) гильзы шаром, то линия контакта (давления) ограничена и представляет собой окружность, что обуславливает наличие высоких напряжений и приводит к пластическому деформированию бронзовой гильзы. Последнее обстоятельство и определяет надежность фиксации гильзы во втулке. Большим достоинством этой технологии является то, что она не требует каких-то больших капитальных вложений, высокой квалификации автомеханика  и применима  в обычных производственных условиях. Однако, как и в любом деле важны нюансы, а для качественной работы по этой технологии необходимо внимание, аккуратность и хорошая очистка отверстия перед установкой гильзы во втулку (щетка-ерш прилагается в комплекте).

При ремонте моторов и, в частности, ГБЦ автомеханики уделяют недостаточное внимание состоянию направляющих втулок клапанов, а их роль в последующем ресурсе работы, можно сказать, является определяющей, особенно для дизелей. Незамеченный автомехаником запредельный или неравномерный износ отверстия втулки приведет в дальнейшем к:
— уменьшению компрессии из-за нарушения герметичности сопряжений «седло-клапан»  при повышенных угловых перемещениях клапанов,
— увеличению расхода масла, которое будет попадать в цилиндр, и в результате к  сокращению ресурса работы всего двигателя.
Поэтому в нашем техническом центре при ремонте деталей двигателей уделяется очень большое внимание этапу дефектовки деталей, что позволяет  оценивать не только  ремонтопригодность деталей, но и оптимизировать расходы наших заказчиков на ремонт, т.к. в каждом случае после выполнения дефектовки согласовывается  индивидуальный комплекс работ.

Экономическая целесообразность ремонта определяется разницей стоимости новой детали и стоимости ремонта или восстановления старой. Обычно считается нормальным, когда цена ремонта составляет 50…60% стоимости нового изделия. Понятно, что цены на продажу и услуги несколько отличаются по регионам России, поэтому для корректности дадим сравнение цен по московскому региону.  Например, стоимость новой «пустой» (без клапанной группы)  ГБЦ   для дизеля CUMMINS 6ISBe 285 стоит более 100 тысяч рублей.

Затраты на комплексный  ремонт (с гильзовкой  24   направляющих втулок) такой ГБЦ в нашем техническом центре составят 33420 руб. Перечень выполняемых работ по комплексному ремонту ГБЦ приведен в типовом заказ-наряде ( таблица №1.)

Таблица №1

Таким образом, стоимость ремонта ГБЦ  CUMMINS 6ISBe 285 составляет около 33% от стоимости новой, что подтверждает экономическую целесообразность её восстановления.
Для проведения гильзовки направляющих втулок ГБЦ CUMMINS 6ISBe 285  необходимо иметь комплект инструмента на диаметр 7 мм, который универсален и может быть использован для других ГБЦ, но с диаметром отверстий во втулках равным 7 мм. Вид комплекта инструмента фирмы CLASSIC приведен на фото 1, а расходные материалы – бронзовые втулки – на фото 2.

Следует отметь, что часть инструментов из различных комплектов взаимозаменяемая, поэтому для оптимизации цены при обращении к нашим менеджерам просим вас формулировать более подробно задачи, которые вы планируете решить.
Пошаговую технологию восстановления направляющих втулок можно посмотреть в статье (Ремонт ГБЦ с несъемными направляющими втулками клапанов. Технология CLASSIC). Кстати, бронзовые втулки Classic взаимозаменяемы с гильзами K-line, кроме гильз на диаметр 5мм. Видео в реальном масштабе времени о ремонте ГБЦ дизеля CUMMINS 6ISBe для а/м КАМАЗ размещено по адресу:

Таким образом, стоимость ремонта ГБЦ  CUMMINS 6ISBe 285 составляет около 33% от стоимости новой, что подтверждает экономическую целесообразность её восстановления.
Для проведения гильзовки направляющих втулок ГБЦ CUMMINS 6ISBe 285  необходимо иметь комплект инструмента на диаметр 7 мм, который универсален и может быть использован для других ГБЦ, но с диаметром отверстий во втулках равным 7 мм. Вид комплекта инструмента фирмы CLASSIC приведен на фото 1, а расходные материалы – бронзовые втулки – на фото 2.
Следует отметь, что часть инструментов из различных комплектов взаимозаменяемая, поэтому для оптимизации цены при обращении к нашим менеджерам просим вас формулировать более подробно задачи, которые вы планируете решить.
Пошаговую технологию восстановления направляющих втулок можно посмотреть в статье (Ремонт ГБЦ с несъемными направляющими втулками клапанов. Технология CLASSIC). Кстати, бронзовые втулки Classic взаимозаменяемы с гильзами K-line, кроме гильз на диаметр 5мм. Видео в реальном масштабе времени о ремонте ГБЦ дизеля CUMMINS 6ISBe для а/м КАМАЗ размещено по адресу:

Оценить рентабельность применения комплекта инструмента фирмы «CLASSIC engine supplies.Inc.» можно на примере ремонта ГБЦ CUMMINS 6ISBe 285, который выполняется нашим сотрудником примерно за 30..40 мин..
В техническом центре «Мотортехнология» стоимость  восстановления одной втулки составляет 270 руб., из них цена самой гильзы – 53 руб., т.е. в «грязном остатке» разница составляет 217 руб. Обычно ремонту подлежат все 24 втулки, поэтому с ремонта одной ГБЦ разница составит 24х217=5208 руб.

При условии ремонта одной такой  ГБЦ в день, за неделю «грязный выхлоп» составит 26040 руб., в месяц – 104160 руб., а по году – 1249920 руб. Получается очень хороший экономический эффект, учитывая что стоимость одного комплекта составляет всего порядка 35…37 тыс. рублей. Следует отметить, что стоимость расходников (бронзовых гильз) была учтена ранее. Конечно, о такой программе ремонта можно только мечтать специализированным мастерским, однако для официальных дилеров КАМАЗа это может быть вполне реальной ситуацией. Возникает вопрос: а как же это может быть востребовано, и когда может окупиться такой комплекс инструмента Classic у других сервисных организаций? Для ориентировочной оценки предлагаем вам ознакомиться с приведенными цифрами в таблице 2 по окупаемости своих затрат.

Оценить рентабельность применения комплекта инструмента фирмы «CLASSIC engine supplies.Inc.» можно на примере ремонта ГБЦ CUMMINS 6ISBe 285, который выполняется нашим сотрудником примерно за 30..40 мин..
В техническом центре «Мотортехнология» стоимость  восстановления одной втулки составляет 270 руб., из них цена самой гильзы – 53 руб., т.е. в «грязном остатке» разница составляет 217 руб. Обычно ремонту подлежат все 24 втулки, поэтому с ремонта одной ГБЦ разница составит 24х217=5208 руб.

При условии ремонта одной такой  ГБЦ в день, за неделю «грязный выхлоп» составит 26040 руб., в месяц – 104160 руб., а по году – 1249920 руб. Получается очень хороший экономический эффект, учитывая что стоимость одного комплекта составляет всего порядка 35…37 тыс. рублей. Следует отметить, что стоимость расходников (бронзовых гильз) была учтена ранее. Конечно, о такой программе ремонта можно только мечтать специализированным мастерским, однако для официальных дилеров КАМАЗа это может быть вполне реальной ситуацией. Возникает вопрос: а как же это может быть востребовано, и когда может окупиться такой комплекс инструмента Classic у других сервисных организаций? Для ориентировочной оценки предлагаем вам ознакомиться с приведенными цифрами в таблице 2 по окупаемости своих затрат.

Выводы делайте сами, исходя из задач своего производства.

Самый важный вопрос: А как долго будут работать эти восстановленные бронзовыми  гильзами направляющие втулки? Конечно, можно долго рассуждать про снижение трения между стеблем клапана и бронзовой гильзой; улучшение условий смазки в этом сопряжении за счет специальных канавок на внутренней поверхности гильзы; о стабильности размера отверстий во всех втулках после их калибровки шарами и т.п. Однако, главным судьей будут практические результаты эксплуатации. В нашем техническом центре мы применяем эту технологию для ремонта ГБЦ более двух лет, причем работаем долгое время с очень серьёзными корпоративными клиентами в постоянном контакте. За это время не было ни одного случая рекламации по восстановлению направляющих втулок. Кроме того, наши многочисленные  партнеры, которые при визите к нам «присмотрели» применение CLASSIC для своего производства, тоже работают около двух лет, и у всех за это время не было ни одного случая брака по применению этого метода восстановления направляющих втулок.

Так что можно сделать вывод: Технология фирмы«CLASSIC engine supplies.Inc.»  — НАДЕЖНО РАБОТАЕТ!