Способ устранения дефекта коленчатого вала

Дефекты коленчатых валов

В этой статье мы рассмотрим основные дефекты коленчатых валов, причины их возникновения и способы устранения. Конечно, при возникновении любой проблемы с коленчатым валом двигателя рекомендуется обращаться к специалистам. Однако, в конечном итоге именно потребитель выбирает коленчатый вал, определяет где и как он будет установлен, как и кем проверен, а также что будет сделано при возникновении каких-либо проблем. Поэтому эта статья рассчитана на то, чтобы дать основную информацию о коленчатых валах и их дефектах в доступной краткой форме, которая поможет принять правильное решение.

Если вам необходима бесплатная личная консультация инженера по поводу любых проблем с Вашим коленчатым валом, Вы можете связаться с нами по телефону.

Коленчатый вал – наиболее ответственная, наиболее нагруженная и дорогостоящая деталь двигателя. Коленвал работает в крайне неблагоприятных условиях: на него действуют ударные динамические нагрузки, силы трения, неуравновешенные моменты, крутильные колебания и вибрации, высокие температуры, статические нагрузки от сопрягаемых деталей. Именно коленчатый вал принимает на себя все недостатки сборки двигателя. Дефекты геометрии блока или шатунов в первую очередь скажутся на ресурсе коленчатого вала. Однако, несмотря на столь высокие требования к этой детали, качественный коленчатый вал при условии грамотной сборки двигателя обладает прекрасным ресурсом. В этом проявляется рациональность и высокий запас надежности советстких конструкций дизелей строительной и сельскохозяйственной техники.

При приобретении коленчатого вала перед сборкой двигателя покупатель имеет право (а, скорее, обязанность!) проверить полностью коленчатый вал перед установкой в двигатель. Такая проверка может проводится на ремонтном предприятии, в шлифовальной мастерской, на заводе. Даже если вы купили абсолютно новый коленчатый вал, все равно стоит проверить его перед установкой. Но все же дефекты новых коленчатых валов встречаются гораздо реже, чем дефекты ремонтных коленвалов.

Большинство проблем типичны.

1. Ускоренный износ шеек коленчатого вала.

Слишком быстрый износ шеек коленвала чаще всего связан с проблемами блока. Обязательно необходимо проверить геометрию посадочных мест блока под подшипники. В этом случае коленчатый вал может «болтаться» в постелях блока, что приводит к существенному увеличению нагрузок и быстрому износу. Втоой причиной, ставшей особенно актуальной в последние годы, может быть некачественный материал коленчатого вала. На рынке присутствует достаточно большое количество недорогих коленчатых валов импортного производства. Среди них есть как качественные, прекрасно зарекомендовавшие себя марки, так и откровенные подделки. Конечному потребителю бывает непросто разобраться. В случае использовнаия высокопрочного чугуна, ресурс коленчатого вала остается практически неизменным. Например, фирма BLAT использует только чугун ВЧ при производстве коленчатых валов и пятилетняя практика показывает высокий ресурс деталей BLAT. Но в случае, если на материале решили секономить, использовать более мягкий серый чугун или сталь, незакаленную токами высокой частоты, тогда ресурс коленчатого вала и межремонтные периоды существенно уменьшаются.

2. Задиры на поверхностях шеек коленчатого вала.

Задиры на шейках коленчатого вала, как правило, связаны с состоянием системы смазки дизеля. Здесь может быть очень большое число факторов: некачественное масло, нарушение сроков замены масла, засорение масляного фильтра, недостаточное давление в системе. Также задиры могут образоваться вследствие проблем с охлаждением дизеля или с нарушением температурного режима, так как перегрев разжижает масло. Износ поршневых колец приводит к попаданию частичек топлива или продуктов сгорания в масло, что также разжижает его.

В этом случае коленчатый вал шлифуется, меняются вкладыши. Необходимо также проверить систему смазки, систему охлаждения, систему питания дизеля, заменить фильтрующие элементы, проверить масляные каналы и заменить поршневые кольца при необходимости. Достаточно большой перечень работ делает экономически рациональным проведение полного капитального ремонта двигателя.

3. Ускоренный износ поверхностей под полукольца осевого смещения коленвала.

Встречается значительно реже, чем царапины, задиры или трещины. Наиболее частая причина — неисправность привода выключения сцепления вследствие неправильной эксплуатации водителем. В случае такого дефекта необходимо заменить полукольца осевого смещения и отремонтировать привод сцепления. Следует обращать внимание на правильную эксплуатацию для профилактики. Полукольца осевого смещения, как правило, приобретаются вместе с вкладышами — входят в комплект коренных вкладышей. Исключение составляют полукольца осевого смещения, на ЯМЗы и КамАЗы, корторые продаются отдельно от коренных вкладышей.

4. Царапины на поверхностях шеек коленвала.

Этот дефект встречается очень часто. Следует отличать царапины на шейках от усталостных трещин. Царапина при осмотре с лупой имеет светлое дно, в то время как дно трежины не просматривается (черного цвета). При полировке царапина начинает исчезать, а трещина остается на месте. Обычно царапины располагаются прямо на шейке, а трещины захватывают, часть галтели. Геометрически царапина обычно плавная, трещина имеет кривую ломанную форму. Небольшие царапины естественным образом появляются при долговременной эксплуатации. Также царапины образуются при наличии посторонних частиц в масле. Возможны подобные повреждения при транспортировке. Для неглубоких царапин бывает достаточно отполировать шейки коленчатого вала. Если царапина имеет глубину более 3-5 микрон, необходимо все шейки (или все шатунные, или коренные, в зависимости от того, на какой повреждение) отшлифовать на следующий ремонтный размер. Следует обратить внимание на все шейки коленчатого вала и проверить их форму измерениями в 2-х плоскостях. Проверить поверхности шатунов под вкладыш на элипсность и конусность. Следует заменить моторное масло, масляный фильтр. Для профилактики необходимо регулярно проверять систему смазки и менять масло. Также важно использовать рекомендуемое моторное масло.

5. Биения, прогиб коленчатого вала.

Прогиб коленчатого вала часто встречается в длинных коленчатых валах комбайнов, строительной техники. В большей степени изгибу оси подвержены валы рядных двигателей с большим количеством цилиндров. Также изгиб чаще встречается в коленчатых валах изготовленных из некачественного мягкого материала. Проверка коленчатого вала на изгиб несложна. Вал укладывается на призмы, установленные на ровной толстой металлической плите. Вращая коленвал, с помощью индикатора проверяется прогиб оси коленвала. Допускается изгиб в среднем до 0,05 мм., и этот допуск связан с общим размером детали. Точнее вы это узнаете прочитав чертеж по допуску на осевое биение конкретного коленчатого вала. Если обнаружен изгиб более допускаемого, проводится выпрямление коленчатого вала.

6. Отклонение шеек от размера

Постепенный износ шеек коленчатого вала — естественный процесс. При установке вала в двигатель существуют определенные требования к размеру. Для разных коленчатых валов они различны. В целом допуски для новых коленчатых валов составляют не более 2 соток. Допуск коленчатого вала при ремонте двигателя составляет не более 5 соток. Коленчатые валы с отклонениями размеров шеек более 5 соток однозначно подлежат шлифовке на следующий ремонтный размер.

7. Трещины коленвала.

Трещина коленчатого вала — наиболее опасный дефект, который может привести к быстрому усталостному излому, что в свою очередь выводит из строя сопрягаемые детали. При наличии трещины любого размера и любой локализации коленчатый вал не ремонтируется. Определить наличие или отсутствие трещин можно тщательным визуальным осмотром. В помощь визуальному осмотру применяют метод проливания поверхностей щеек взвесью тонкой металлической пыли в керосине или в солярке. Металлическая пыль садится на все впадины цилиндрической поверхности и на силовые линии магнитного поля детали. Дальше главное- все эти места вытирают насухо и тщательно осматривают через лупу и определяют куда села пыль. Царапины имеют светлое дно, линия царапин не имеет ломаного характера, часто имеет плавные радиусы. Трещины идут в глубину металла, заполнены грязью и не имеют дна. Линия трещины не меняет свое направление плавно, может иметь ломанные и прямые (либо слабо искривленные участки). Магнитные линии исчезают после уборки пыли.
Также примненяется магнитная дефектоскопия. Но для коленчатых валов мы этот метод принципиально не рекомендуем, так как полностю размагнитить коленчатый вал не удается и остаточное магнитное поле собирает из масла все мелкие металлические включения, что крайне плохо для ресурса коленчатого вала.
Цветная дефектоскопия где-то аналогична проливанию пылью и вполне приемлима для поиска мест тщательного осмотра с увеличением.
Ультрозвуковая дефектоскопия дает вполне надежные результаты и не вредит валу, но она существенно дороже и основное ее преимущество- определение внутренних дефектов литья и металлического проката не актуально для коленчатых валов, так как здесь разрушение начинается на поверхности и внутренние дефекты крайне редки из-за особенностей технологий изготовления заготовок коленчатых валов, это меньше чем 1 из 10000.
Несмотря на то, что многие фирмы беруться «починить» треснувший коленчатый вал, этого делать категорически не стоит. Треснувший коленчатый вал никогда и ни при каких обстоятельствах не подлежит ремонту.

Источник

Виды дефектов коленчатого вала

Самым ответственным элементом в конструкции двигателя является коленчатый вал, работа которого осуществляется под воздействием динамических и ударных деформаций, вибраций, а также колебаний и высоких температур. Если шатуны или блоки имеют дефекты в геометрии, то ресурс роботы коленчатого вала будет значительно уменьшен. Но если сборка двигателя осуществлялась грамотно, а сам коленвал изготовлен качественно, то ресурс его работы будет большим. Коленчатый вал необходимо проверить перед тем, как он будет установлен в двигатель. Причем независимо от того, новый он или ремонтный.

Износ шеек коленчатого вала

Данный недостаток возникает в результате нарушенной правильной розстановки деталей блока. В данном случае следует осмотреть места под подшипники. Шейка коленвала изнашивается в результате того, что вал «болтается», и тогда он подвергается воздействию увеличенных нагрузок.

Еще одна причина слишком быстрого износа шеек – это материал невысокого качества самого коленвала. Желательно приобретать запчасти для машин у известных и проверенных поставщиков и производителей, чтобы не попасть на подделку или детали низкого качества. Особенно большим ресурсом обладают коленчатые валы из высокопрочного чугуна. Если же производитель при изготовлении вала использовал сталь либо мягкий серый чугун, то ресурс работы вала будет небольшим.

Задиры на шейке распределительного вала

Возникнуть такая проблема может:

• из-за использования смазки низкого качества;
• в результате засорения фильтра для масла;
• если масло не менялось вовремя;
• если система характеризуется недостаточным давлением;
• при перегреве, так как высокая температура уменьшает вязкость масла и его смазывающие свойства ухудшаются.

Исправить дефект можно методом шлифовки вала при помощи вкладышей. Но для того чтобы предотвратить подобную проблему в будущем, нужно сделать проверку системы смазки и при необходимости устранить все обнаруженные недостатки.

Устранение царапин на шейке коленвала

Нельзя путать царапины с усталостными трещинами. Отличить их достаточно просто: если взять лупу и осмотреть царапину, то можно увидеть светлое дно, а в трещинах дно будет иметь темный цвет. Также царапину можно удалить простой полировкой, в то время как трещины таким методом не удаляются. Еще одним важным отличием царапины от трещины является ее форма: она является прямой, а трещина зачастую характеризуется ломаной линией.

Если царапины неглубокие, то можно осуществить полировку шеек коленвала, но при глубине царапины свыше 5 мкм придется шлифовать поверхность на следующий ремонтный размер. Перед дальнейшей эксплуатацией двигателя необходимо заменить масло и масляный фильтр. Не помешает произвести проверку шатунов на эллипсность.

Прогиб коленвала

Зачастую такой дефект характерен для валов тяжелой строительной и сельскохозяйственной техники (например, комбайнов). Также прогнуться может вал, который был сделан из материала низкого качества, то есть из мягкого чугуна. Если анализ показал деформацию вала более 0,1 миллиметр, то необходимо выполнить его выпрямление.

Трещины в шейке коленчатого вала

Данный дефект считается одним из серьезнейших, ведь трещины могут стать причиной возникновения излома, это, повлияет и на детали, сопряженные с коленвалом. Коленчатый вал с трещинами (вне зависимости от их размеров и места расположения) необходимо заменить, ремонтировать его нельзя!

Источник

Дефекты коленчатых валов и способы их устранения

Дефект	Способ устранения
Износ коренных и ша­тунных шеек; оваль­ность, конусность, задиры посадочных мест под распредели­тельную шестерню, шкив и маховик	Шлифование под ремонтный размер. Нанесение покрытий электродуговой наплавкой, электро­контактной приваркой ленты, газотермическим напылением порошковых материалов. Наплавка с последующим обтачиванием и шлифованием, электроконтактная приварка ленты с последующим шлифованием
Износ маслосгонной резьбы	Углубление резьбы резцом и шлифование шейки до выведения следов износа
Износ шпоночных канавок Износ посадочного места наружного кольца шарикопод­шипника в торце вала	Фрезерование под увеличенный размер шпонок, новой шпоночной канавки; наплавка с после­дующим фрезерованием шпоночной канавки Растачивание посадочного места, запрессовка втулки с последующим растачиванием, наплавка с последующим растачиванием
Износ отверстий под штифты крепления маховика	Развертывание под ремонтный размер
Износ резьбы	Растачивание или зенкерование с последующим нарезанием резьбы увеличенного размера, углубление резьбовых отверстий с последующим нарезанием такой же резьбы под удлиненные болты (пробки)
Скручивание вала (нарушение расположения кривошипов)	Шлифование шеек под ремонтный размер с последующей балансировкой, наплавка шеек с последующим обтачиванием, шлифованием и балансировкой
Торцевое биение фланца маховика	Подрезание торца фланца на токарном станке с последующей балансировкой
Изгиб вала: до 0,15. 0,2 мм до 0,2. 1,2 мм Трещины	Шлифование шеек под ремонтный размер Правка под прессом или чеканка шеек Шлифование шеек под ремонтный размер, разделка трещин с помощью абразивного инструмента
Коррозия трущихся поверхностей	Зачистка шлифовальной шкуркой, шлифование и полирование

Большинство изношенных валов имеют прогиб, значение ко­торого контролируют при установки их крайними коренными шей­ками на призмы индикатором, который закреплен на штативе. Вал поворачивают в призмах вручную, наблюдая за показаниями ин­дикатора. Разность между крайними показаниями индикатора за один оборот коленчатого вала представляет собой значение про­гиба. Если прогиб превышает значение, указанное в технических условиях, то его устраняют правкой. Если значение прогиба мень­ше, то вал не правят, а шлифуют под ремонтный размер.

Правка вала методом статического изгиба.При данном методе правку проводят на гидравлических прессах путем нагружения и разгружения вала. В зависимости от прогиба и опыта правильщи­ков зависит число нагружений, их величина и направление. Про­цесс нагружения повторяют до тех пор, пока прогиб оси вала не станет меньше допустимого. Недостаток данного метода — это снижение усталостной прочности и пластичности вала, так как в зоне галтелей шатунных шеек могут развиваться старые и зарож­даться новые микро- и макротрещины, а также возможен воз­врат прогиба.

Правка вала методом чеканки.Этот метод наиболее успешно сле­дует применять для правки валов двигателей с рядным располо­жением цилиндров, имеющих аварийные прогибы до 0,75 мм (би­ение 1,5 мм). Снижение усталостной прочности не наблюдается, сохраняется высокая стабильность формы детали в эксплуатации.

Чеканку галтелей выполняют клепальным пневматическим мо­лотком КМП-14М или ручным слесарным молотком массой 0,8 кг со специальными бойками, размеры которых должны соответство­вать размерам галтелей. Перед чеканкой у вала определяют место и направление наибольшего изгиба, после чего его устанавливают на призмы максимальным прогибом вниз.

Если максимальное биение находится в области третьей корен­ной шейки в плоскости кривошипа, то выполняют чеканку галте­лей первой и второй шеек в зоне перекрытия коренной и шатунной шеек на дуге 40. 50°. После чего проводят контроль биения вала. Если значение биения выше допустимого, то необходимо: чеканить галтели третьей и четвертой шеек; контроль биения; чеканить галтели пятой и шестой шеек. При биении коленчатого вала больше 0,8 мм чеканку проводят неоднократно в указанной последовательности.

Когда максимальный прогиб находится в плоскости, перпен­дикулярной кривошипам, правку вала осуществляют чеканкой двух симметрично расположенных галтелей относительно выпрямляе­мой шейки. Участок наклепа располагается под углом 45° к плос­кости кривошипа.

Коленчатые валы шлифуют под ремонтный или номинальный размеры. Шлифование под ремонтный размер чаще всего выпол­няют в одну операцию. Величина износа шеек определяет ремонт­ный размер шеек, выбор которого проводится в соответствии с техническими условиями.

Для шлифования шеек применяют универсальные шлифоваль­ные станки ЗА423 и ЗВ423. Сначала шлифуют коренные шейки и другие поверхности, находящиеся на одной с ними оси, а затем шатунные. Шейки вала шлифуют электрокорундовыми на керами­ческой связке шлифовальными кругами зернистостью 16. 60 мкм.

Перед шлифованием шлифовальный круг правят алмазным ка­рандашом, закрепленным в оправке, при обильном охлаждении эмульсией. Цилиндрическую часть круга правят, перемещая алмаз­ный карандаш в горизонтальной плоскости, а галтели — качанием оправки с карандашом в этой же плоскости. Боковые плоскости круга обрабатывают до требуемой ширины при поперечной пода­че шлифовального круга. Шлифовальные круги рекомендуется пра­вить после шлифования одного-двух коленчатых валов.

Базовыми поверхностями при шлифовании коренных шеек явля­ются центровые отверстия. Шлифование шатунных шеек проводят на другом станке, оборудованном центросместителями, обеспечи­вающими совпадение осей шатунных шеек с осью вращения станка.

Крайние коренные шейки коленчатого вала закрепляют в пат­рон центросместителя, предварительно установленного на требуе­мый радиус кривошипа, что обеспечивает погрешность базирова­ния не более 0,03 мм. Затем шатунные шейки выставляются только в горизонтальной плоскости. Предварительно шлифуемую шейку выставляют призмой, окончательно — индикаторным устройством. Показание индикатора равняется половине припуска на шлифо­вание. При окончательно отшлифованной шейке индикатор уста­навливается на «ноль».

Припуск на шлифование оставляют в пределах 0,3. 0,5 мм на сторону. В каждом конкретном случае режимы шлифования уточ­няются в зависимости от жесткости коленчатого вала.

шлифовального круга, м/с. 25. 35

шлифуемой поверхности, м/мин. 18. 25

Поперечная подача круга, м/м

черновое шлифование. 0,02. 0,03

чистое шлифование. 0.003. 0,006

Продольная подача, мм/об. 7. 11

Для предотвращения появления микротрещин при шлифова­нии применяют обильное охлаждение. Струя охлаждающей жид­кости должна полностью покрывать рабочую поверхность шлифо­вального круга. В качестве охлаждающей жидкости используют эмульсию (10 г эмульсионного масла на 1 л воды).

Когда полностью использованы предусмотренные конструкто­рами межремонтные размеры, что соответствует максимальному накоплению усталостных напряжений, на изношенные шейки ко­ленчатого вала наносят металлопокрытия. Усталостные напряже­ния возникают из-за неравномерного износа шеек, кратковремен­ных перегрузок двигателя, неравномерной подачи топлива к ци­линдрам, смещения опор блока в связи со старением металла. Предел выносливости у таких коленчатых валов снижается на 20. 25% по сравнению с новыми. Зона накопления усталостных повреждений у карбюраторных двигателей находится в централь­ной части шеек (щеки значительно прочнее шеек) в зоне маслопроводящих отверстий, у дизельных — в зоне перехода галтели в щеки вала. Основной опасной нагрузкой для дизельных двигателей считают изгибающий момент (разрушение вала по щекам), а для карбюраторных — крутящий (разрушение вала по шейкам).

При перешлифовках валов карбюраторных двигателей удаляют­ся поверхностные слои шеек с накопившимися усталостными по­вреждениями, а их наращивание приводит к разгрузке наиболее напряженных слоев металла, что способствует восстановлению их ресурса. Для коленчатых валов дизельных двигателей перешлифов­кой полностью удалить напряжение и предельно разрушенные слои металлов в зоне галтелей практически невозможно, поэтому их ресурс восстановить не удается.

Более 85 % объема восстановления шеек коленчатого вала вы­полняются сварочно-наплавочными методами.

Изношенные поверхности под шкив и шестерни наращивают на наплавочном станке У-651У4 или натокарно-винторезном, оснащен­ном наплавочной головкой ОКС-6569, электродуговой наплавкой проволоки 18ХГС или ЗОХГС диаметром 1,0. 1,5 мм в среде уг­лекислого газа. После наплавки проверяют состояние центровых от­верстий. Видимые забоины, вмятины и следы коррозии исправляют растачиванием на токарно-винторезном станке типа 1М63 или 16К20. Для этого вал зажимают в патроне за первую коренную шейку, а под крайнюю устанавливают люнет. Затем выверяют вал и добиваются, чтобы биение коренной шейки было не более 0,03 мм. Исправляют центровое отверстие протачиванием до выведения следов износа.

Для исправления второго центрового отверстия вал зажимают в патроне за поверхность под шестерню коленчатого вала, а люнет устанавливают под первую коренную шейку и поджимают враща­ющимся центром. Наплавленные поверхности протачивают на стан­ке типа 1М63 с применением резцов с твердосплавными пласти­нами марки ТК. Шлифование обработанных поверхностей прово­дят на круглошлифовальных станках типа ЗБ161.

Шпоночный паз заваривают в среде углекислого газа и наплавляют всю шейку вала проволокой 08Г2С или 08ГС толщиной 0,8. 1,2 мм на полуавтомате А-547У или ЦЦГ-301 для дуговой сварки. Паз завари­вают на всю глубину с превышением наплавленного слоя над ос­тальной поверхностью примерно на 1 мм. Фрезеруют шпоночные па­зы на горизонтально-фрезерном станке типа 6Р82Г. Для точного раз­мещения и обработки паза применяют специальное приспособление. Контролируют положение паза относительно диаметральной пло­скости и угловое смещение относительно оси первого кривошипа.

Для упрочнения валов применяют накатывание галтелей роли­ками из твердосплава. Накатные устройства должны обеспечивать пневматическое, гидравлическое или пневмогидравлическое ста­тическое (безударное) нагружение роликов и иметь автоматичес­кий регулятор давления для поддержания постоянного усилия на­катывания требуемой величины. Подвод роликов, достижение тре­буемых усилий накатывания, а также снятие нагрузки (отвод роликов) следует осуществлять плавно при вращающемся колен­чатом вале. Накатывание неподвижного вала вращающимися на­катными устройствами не рекомендуется, так как это ведет к фик­сации прогиба от собственного веса. Прекращение вращения вала в процессе накатывания не допускается. В процессе накатывания упрочняемая поверхность галтелей должна смазываться жидким машинным маслом (93. 95%) в смеси с олеиновой кислотой (5. 7%). Смазывающая жидкость не должна содержать металли­ческих или абразивных примесей.

Частота вращения коленчатого вала должна быть в пределах 40. 60 мин -1 ; давление роликов на галтели — 8000. 8500 Н/м 2 ; время упрочнения (обкатки) — 0,12. 0,18 мин; полное упрочне­ние галтелей на всех шатунных шейках выполняют за 2,5. 3,0 мин.

Галтели коленчатых валов обрабатывают по схеме «на врезание» (рис. 21.2, а); обкатывают с помощью устройства (рис. 21.2, б), позволяющего применять деформирующие ролики минимального диаметра и снижать тем самым силу обкатывания. Деформирую­щие конические ролики 1 размещены в сепараторе 2 и контакти­руют с опорным конусом 3, смонтированным в корпусе 4. Для предотвращения одностороннего нагружения коленчатого вала слу­жат два поддерживающих ролика 5, каждый из которых опирается на два роликоподшипника 6, расположенных в нижней головке 7. Деформирующие и поддерживающие головки устанавливают в на­гружающем устройстве клещевого типа, смонтированном на то­карном станке, например 1К62. Сила деформирования создается гидроцилиндром, воздействующим на рычаги клещевого устрой­ства. На упрочнение не оказывают влияние отклонения линейных размеров шеек, а рабочая и опорная части деформирующих роли-I ков разделены, чем существенно повышается их долговечность.

Рис. 21.2. Схема обкатывания галтелей:

а — по схеме «врезание»; б — устройство для обкатки

Диаметр деформирующего ролика — 12 мм, угол конуса — 25°, угол опорного конуса — 46°. Радиусы закругления ролика соответ­ствуют минимально допустимым радиусам галтелям. Для предотв­ращения остаточного деформирования вала обкатывание произ­водят в три-четыре перехода (по несколько шеек в каждом перехо­де). Силу в каждом переходе создают таким образом, чтобы деформация вала, образовавшаяся за предыдущий переход, ком­пенсировалась при последующем переходе. В результате достигает­ся соосность коренных шеек 0,01 . 0,03 мм, не требуется холодная правка вала, а их сопротивление усталости повышается на 55. 75 %.

Полированиешеек коленчатого вала алмазными лентами. Поли­рование производят на специальном станке одновременно всех коренных и шатунных шеек. Станок обеспечивает вращательное и возвратно-поступательное (колебательное) движения обрабатыва­емого вала и прижим с регламентированной силой. Постоянный контакт инструментов и детали обеспечивается за счет синхрон­ного вращения копиров и обрабатываемого вала. Нарезанные ку­сочки алмазной ленты наклеиваются на башмаки с дугообразной рабочей частью. Радиальная сила прижима инструмента к шейке вала создается пружиной. При полировании необходимо обеспе­чивать постоянный подвод СОЖ в зону обработки.

Режим полирования: частота вращения вала — 0,8 с -1 ; сила при­жима инструмента — 120 Н; амплитуда колебаний — 4 мм; частота колебаний — 0,5 с -1 ; СОЖ — ОСМ-1.

Полирование шеек коленчатого вала пастами. Вкачестве полиру­ющего материала применяют пасту ГОИ или алмазную пасту. Дав­ление полировальных хомутов на шейки вала должно быть в пре­делах 100. 120 Н/м 2 . Продолжительность полировки при частоте вращения коленчатого вала 150 мин -1 составляет 3. 5 мин.

Суперфиниширование.Для доводки шеек вместо полирования применяют также суперфиниширование. Суперфиниширование вы­полняют головкой, оснащенной абразивными брусками, на специ­альном полуавтомате 3875К. Зернистость брусков 4. 8. В качестве СОЖ используют смесь керосина с маслом или жидкость ОСМ-1. Шероховатость после обработки составляет
. Суперфиниши­рование выравнивает точность размеров, а также снижает шерохо­ватость шеек, вызванную неоднородностью условий предшеству­ющей обработки. При шлифовании валов под суперфиниширова­ние оставляют припуск 0,005 мм.

Уравновешивание коленчатых валов нарушается вследствие из­носа трущихся поверхностей (при эксплуатации), неравномерном наращивании изношенных поверхностей и механической обработке. Увеличенный в результате этого дисбаланс приводит к дополни­тельным вибрациям, ухудшающим работу двигателя. Уравновешен­ность вала достигается либо сверлением отверстий, либо фрезеро­ванием щек. Балансировку коленчатых валов проводят на станке КИ-4274.

21.3. Класс деталей «полые цилиндры»

К полым стержням относятся детали с отношением их высоты к наибольшему диаметру не менее 0,5. К этому классу относятся гильзы цилиндров, втулки, крышки подшипников первичного вала коробки передач, фланцы валов коробки передач, ступицы колес, чашки дифференциалов, втулки и др. Детали этого класса чаше всего изготавливаются из модифицированного, ковкого и специ­ального чугуна, углеродистых сталей.

Особенность деталей данного класса — это наличие концент­ричных наружных и внутренних цилиндрических поверхностей. Они могут иметь гладкие и ступенчатые, зубчатые и шлицевые, флан­цевые и сложные поверхности.

В процессе эксплуатации детали подвергаются механическим нагрузкам и для них основными видами износа являются коррозионно-механический и молекулярно-механический, которые харак­теризуются следующими явлениями — молекулярным схватыва­нием, переносом материала, разрушением возникающих связей, вырыванием частиц и образованием продуктов химического взаи­модействия металла с агрессивными элементами среды. Полые стер­жни работают в условиях трения, которое сопровождается цик­личным изменением температуры и наличием агрессивной среды. Основные дефекты, характерные для деталей этого класса де­талей — износ внутренних и наружных посадочных мест под под­шипники; износ шеек под сальники; износы, задиры, кольцевые риски на трущихся поверхностях.

Внутренние и наружные поверхности этих деталей, а также их торцы являются базовыми при механической обработке.

Износ отверстий под подшипники и шейку шестерни, сальни­ки устраняют постановкой дополнительных ремонтных деталей (ДРД) — втулок. Если же при восстановлении отверстий под под­шипники и сальники используется вибродуговая наплавка, то они сначала растачиваются, наплавляются в два слоя, а затем растачи­ваются в соответствии с заданным размером.

Если же на детали имеются шейки, то их износ может устраняться, либо вибродуговой наплавкой (механическая обработка, наплавка и механическая обработка с последующим шлифованием), либо электроконтактной приваркой стальной ленты (шлифо­вание, приварка ленты, шлифование поверхности ленты).

При восстановлении полых стержней необходимо обеспечивать размеры и шероховатость восстановленных поверхностей, твердость и прочность сцепления нанесенного материала с основным метал­лом, а также соосность и симметричность относительно общей оси, допустимую цилиндричность и круглость.

Технологический процесс восстановления деталей данного клас­са начинают с подготовки изношенных поверхностей к наплавке. Затем выполняют операции, связанные термическим воздействи­ем на деталь. После чего осуществляют: подготовку поверхностей под постановку ДРД, устанавливают ДРД и обрабатывают их; го­товят поверхности к электрохимическому наращиванию, наращи­вают поверхность и предварительно ее обрабатывают. В конце тех­нологического процесса проводят чистовую обработку и хонингование поверхностей.

Наиболее характерной деталью в классе «полые цилиндры» явля­ется гильза цилиндров. Основные дефекты гильз: износ зеркала Цилиндра; износ, изменение формы и взаимного расположения верхнего и нижнего установочных поясков относительно оси ци­линдра; сколы и трещины любого размера и расположения; отло­жения накипи на поверхности, омываемой водой; отложения на­кипи на поверхностях посадочных поясков; коробление, отколы, глубокие задиры или потеря натяга вставки гильзы. При наличии сколов или трещин любого размера и расположения гильзы вы­браковывают.

Коррозионный износ и деформацию поясков гильзы устраня­ют железнением (предварительное шлифование, нанесение покры­тия и окончательное шлифование до исходного размера) или плаз­менным напылением с последующим оплавлением покрытия (пред­варительное шлифование, струйная обработка, несение покрытия, оплавление покрытия кислородным пламенем, окончательное шлифование восстановленных поясков).

Износ зеркала цилиндра устраняется растачиванием с последу­ющим хонингованием под один из ремонтных размеров и поста­новкой ДРД.

Для растачивания зеркала гильза цилиндров устанавливается в приспособление (рис. 21.3), в котором она базируется посадочны­ми поясками. Растачивание гильз производится под один из ре­монтных размеров на алмазно-расточном станке 2А78Н резцами, оснащенными пластинками из эльбора или твердого сплава ВК6. Режим резания: подача — 0,03. 0,05 мм/об; скорость резания — 80. 100 м/мин; глубина резания — 0,015. 0,2 мм.

Рис. 21.3. Приспособление для центровки и закрепле­ния гильзы на столе расточ­ного станка: 1 — корпус; 2 — верхний и ниж­ний пояса зажима гильзы; 3 — резец; 4— индикаторное приспо­собление совмещения оси гиль­зы цилиндров с осью шпинделя; 5 — верхний и нижний посадоч­ные пояски приспособления; 6 — гильза; 7 — стяжной винт пояса с рукояткой

После растачивания отверстие гильзы обрабатывают на хонинговальных станках ЗГ833 и ЗА83С-33. Черновое хонингование про­изводят брусками КЗ 1 ОСТ 1 К или алмазными брусками АС6М1 100%-ной концентрации с содержанием алмазов в бруске 3,5 ка­рата. Чистовое хонингование ведут брусками КЗМ20СМ1К или ал­мазными брусками АСМ20М1 100 %-ной концентрации. Хонинго­вание ведут при режимах: окружная скорость — 60. 80 м/мин; возвратно-поступательная скорость — 15. 25 м/мин; давление на бруски — 0,5. 1,0 МПа (черновое хонингование) и 0,4. 0,6 МПа (чистовое); СОЖ — керосин; припуск на черновое хонингование — 0,05. 0,07 мм, а на чистовое — 0,01. 0,03 мм.

При восстановлении гильз постановкой ДРД используются лег­косъемные пластины из стали 65Г, У10А или 60 С2А. Ленты толщи­ной 0,5; 0,6; 0,7 мм разрезаются на пластины в размер, обусловлен­ный диаметром расточенной гильзы с учетом припуска под шлифо­вание торцов. Глубина растачивания определяется конструктивными параметрами гильзы и ходом поршня. После обработки торцов пла­стину помещают между обжимными головками 5 и 7 (рис. 21.4) и, включив пневмоцилиндр 3, обжимают и свертывают пластину во втулку. С помощью штока прес­са и калиброванного пуансона 2 запрессовывают втулку в гильзу цилиндров. В каждую гильзу последовательно зап­рессовывают две пластины оп­ределенной ширины. Стыковые зазоры пластин должны быть разведены в противоположные стороны (на 180°). Благодаря упругим свойствам и неболь­шой толщине пластины плот­но прилегают к поверхности отверстия. Пластины друг к другу должны быть прижаты по торцу усилием в 10. 12 раз больше, чем усилие запрессов­ки их в цилиндр. Превышение длины пластин по сравнению с расчетной приводит к их выпучиванию внутрь гильзы. Гильзы с запрессованными пластинами подвергаются чер­новому и чистовому хонингованию.

Источник