Главная       Продать работу       Заказать работу       Блог       Контакты       Оплата       О нас       Как мы работаем       Регистрация       Вход в кабинет
Тех. дипломные работы
   автомобили
   спец. техника
   станки
   тех. маш.
   строительство
   электроснабжение
   пищевая промышленность
   водоснабжение
   газоснабжение
   автоматизация
   теплоснабжение
   холодильники
   машиностроение
   др. тех. специальности

Тех. курсовые работы
   автомобили
   спец. техника
   станки
   тех. маш.
   строительство
   детали машин
   электроснабжение
   газоснабжение
   водоснабжение
   пищевая промышленность
   автоматизация
   теплоснабжение
   ТММ
   ВСТИ
   гидравлика и пневматика
   машиностроение
   др. тех. специальности

Тех. дополнения
   Отчеты
   Расчетно-графические работы
   Лекции
   Задачи
   Лабораторные работы
   Литература
   Контрольные работы
   Чертежи и 3D моделирование
   Тех. soft
   Рефераты
   Общий раздел
   Технологический раздел
   Конструкторский раздел
   Эксплуатационный раздел
   БЖД раздел
   Экономический раздел
   Экологический раздел
   Автоматизация раздел
   Расчетные работы

Гум. дипломные работы
   педагогика и психология
   астрономия и космонавтика
   банковское, биржевое дело
   БЖД и экология
   биология и естествознание
   бухгалтерский счет и аудит
   военное дело
   география
   геология
   государство и право
   журналистика и СМИ
   иностранные языки
   история
   коммуникации
   краеведение
   кулинария
   культура и искусство
   литература
   экономика и торговля
   математика
   медицина
   международное отношение
   менеджмент
   политология
   музыка
   религия
   социология
   спорт и туризм
   таможенная система
   физика
   химия
   философия
   финансы
   этика и эстетика
   правознавство

Гум. курсовые работы
   педагогика и психология
   астрономия и космонавтика
   банковское, биржевое дело
   БЖД и экология
   биология и естествознание
   бухгалтерский счет и аудит
   военное дело
   география
   геология
   государство и право
   журналистика и СМИ
   иностранные языки
   история
   коммуникации
   краеведение
   кулинария
   культура и искусство
   литература
   экономика и торговля
   математика
   медицина
   международное отношение
   менеджмент
   политология
   музыка
   религия
   социология
   спорт и туризм
   таможенная система
   физика
   химия
   философия
   финансы
   этика и эстетика
   правознавство

Гум. дополнения
   Отчеты
   Расчетные работы
   Лекции
   Задачи
   Лабораторные работы
   Литература
   Контрольные работы
   Сочинения
   Гум. soft
   Рефераты

Рефераты
   Авиация и космонавтика
   Административное право
   Арбитражный процесс
   Архитектура
   Астрология
   Астрономия
   Банковское дело
   Безопасность жизнедеятельнос
   Биографии
   Биология
   Биология и химия
   Биржевое дело
   Ботаника и сельское хоз-во
   Бухгалтерский учет и аудит
   Валютные отношения
   Ветеринария
   Военная кафедра
   ГДЗ
   География
   Геодезия
   Геология
   Геополитика
   Государство и право
   Гражданское право и процесс
   Делопроизводство
   Деньги и кредит
   ЕГЭ
   Естествознание
   Журналистика
   ЗНО
   Зоология
   Издательское дело и полиграф
   Инвестиции
   Иностранный язык
   Информатика
   Информатика, программировани
   Исторические личности
   История
   История техники
   Кибернетика
   Коммуникации и связь
   Компьютерные науки
   Косметология
   Краеведение и этнография
   Краткое содержание произведе
   Криминалистика
   Криминология
   Криптология
   Кулинария
   Культура и искусство
   Культурология
   Литература : зарубежная
   Литература и русский язык
   Логика
   Логистика
   Маркетинг
   Математика
   Медицина, здоровье
   Медицинские науки
   Международное публичное прав
   Международное частное право
   Международные отношения
   Менеджмент
   Металлургия
   Москвоведение
   Музыка
   Муниципальное право
   Налоги, налогообложение
   Наука и техника
   Начертательная геометрия
   Оккультизм и уфология
   Остальные рефераты
   Педагогика
   Политология
   Право
   Право, юриспруденция
   Предпринимательство
   Прикладные науки
   Промышленность, производство
   Психология
   психология, педагогика
   Радиоэлектроника
   Реклама
   Религия и мифология
   Риторика
   Сексология
   Социология
   Статистика
   Страхование
   Строительные науки
   Строительство
   Схемотехника
   Таможенная система
   Теория государства и права
   Теория организации
   Теплотехника
   Технология
   Товароведение
   Транспорт
   Трудовое право
   Туризм
   Уголовное право и процесс
   Управление
   Управленческие науки
   Физика
   Физкультура и спорт
   Философия
   Финансовые науки
   Финансы
   Фотография
   Химия
   Хозяйственное право
   Цифровые устройства
   Экологическое право
   Экология
   Экономика
   Экономико-математическое мод
   Экономическая география
   Экономическая теория
   Этика
   Юриспруденция
   Языковедение
   Языкознание, филология

Главная > Тех. дипломные работы > автомобили
Название:
Технологічний процес відновлення колінчатого вала

Тип: Дипломные работы
Категория: Тех. дипломные работы
Подкатегория: автомобили

Цена:
1 грн



Подробное описание:

ЗМІСТ

ВСТУП ..............................................................................................
1. АНАЛІЗ ДЕФЕКТІВ КОЛІНЧАТИХ ВАЛІВ І ЗАСОБІВ ЇХ УСУНЕННЯ...................................................................................
2. АНАЛІЗ СУЧАСНИХ МЕТОДІВ РЕМОНТУ І ВІДНОВЛЕННЯ КОЛІНЧАТИХ ВАЛІВ ..........................................................................
2.1 Підготовка колінчатих валів до ремонту і відновлення.................
2.2 Заварювання, наплавлення і термічна обробка колінчатих валів...
2.З Порівняльні дані працездатності колінчатих валів залежно від способу наплавлення.......................................................................
2.4 Механічна обробка корінних і шатунних шийок ...............................

2.5 Відновлення інших елементів колінчатого валу .................................
2.6 Балансування і сучасні методи контролю колінчатих валів....
3. ПЕРСПЕКТИВИ ПРОЦЕСУ РЕМОНТУ І ВІДНОВЛЕННЯ
КОЛІНЧАТИХ ВАЛІВ ..........................................................................
ЛІТЕРАТУРА ..................................................................................

ВСТУП
Важливим резервом підвищення ефективності використання техніки, економії матеріальних, паливно-енергетичних і трудових ресурсів є відновлення зношених деталей, тобто комплекс операцій по поновленню справного або працездатного стану деталі і її технічного ресурсу.
Економічна доцільність відновлення деталей обумовлена насамперед можливістю повторного й кількаразового використання 65 - 75 % деталей. Собівартість відновлення деталей, як правило, не перевищує 75 % вартості нових, а витрата матеріалів в 15-20 разів нижче, чим на їх виготовлення.
Разом з тим, експлуатаційна надійність деталей залишається низкою. Ресурс деталей після відновлення становить у середньому не більше 60-80 % ресурсу нових деталей. Низька якість обумовлена дефектами просторової геометрії корпусних і базових деталей, застосуванням способів відновлення, що не забезпечує необхідну зносостійкість, припрацювання, усталостну міцність деталей.
Підвищення якості відновлення деталей є великою комплексною проблемою, що вимагає багатобічного, системного розгляду. Процес керування якістю відновлення деталей повинен охоплювати дослідження й проектування технологічних процесів відновлення, реалізацію процесів відновлення й експлуатацію відновлених деталей.
У пропонованій роботі на основі систематизації даних, вивчення нормативно-технічної документації розглянуті показники якості відновлених колінчатих валів і якості технологічного процесу відновлення. Велика увага приділена основним показникам якості - надійності відновлених колінчатих валів і надійності технологічного процесу відновлення.
Величезна кількість усілякої техніки викликала велику розмаїтість конструкцій колінчатих валів, яку можна класифікувати по різних ознаках. Так, наприклад, по видах машин колінчаті вали можуть бути поділені на комбайнові, компресорні, насосні та інше.
Основними елементами колінчатого валу двигуна є корінні шийки 6 (рисунок 1), що представляють собою опори валу; шатунні шийки 1, призначені для закріплення на них нижніх головок шатунів; щоки 2, призначені для з'єднання корінних і шатунних шийок у єдине ціле.
По кількості корінних шийок колінчаті вали поділяються на двох-, трьох-, п`ятиопорні й більше.
Залежно від розташування опорних шийок колінчаті вали можуть бути півноопорними і непівноопорними. У півноопорних колінчатих валів корінні шійки розташовані через кожний циліндр. Непівноопорними колінчаті вали конструюють так, щоб корінні шейки розташовувалися через кожні два циліндри.
На передній шийці колінчатих валів двигунів виконані пази під сегментні шпонки для встановлення шестірні механізму газорозподілу і шківа вентилятора. Задній кінець колінчатого валу виконують із фланцем або без нього. Між фланцем і задньою шийкою розташовують маслозгонні канавки.

Рис. 1. Колінчатий вал.
1- шатунні шийки; 2- щоки; 3- шийки під шестірню механізму газорозподілу; 4- шийки під шків вентилятора; 5- противаги; 6- корінні шийки; 7- фланець; 8- гніздо під підшипник вала муфти зчеплення.
По конструкції колінчаті вали можуть бути цільними (двигуни ГАЗ-51, ЗИЛ-130) і складальними з прикріпленими противагами (двигуни КДМ-46, КДМ-100, Д-75). Кривошипи колінчатих валів розташовують під кутом 180° або 120°, рідше під кутом 90°.
Колінчатий вал призначений для перетворення зворотно-поступального руху в обертовий і є однієї з найбільш відповідальних деталей двигуна. У процесі експлуатації колінчатий вал піддається крутінню й вигину. Деформуючі вал сили відрізняються пульсуючим змінним характером. Тому до колінчатих валів висувають підвищені вимоги як по міцності, так і по точності їх виготовлення. Виготовляють колінчаті вали з вуглецевих, хромомарганцовистих, хромоникельмолибденових, хромонікелевих сталей, а також зі спеціальних високоміцних чавунів. Найбільше застосування знаходять сталі марок 45, 40Х, 45М2, 50М, а для важко навантажених колінчатих валів дизелів - 40ХНМА, 18ХНВА та інше.
У процесі експлуатації колінчатий вал втрачає первісну точність і частково запас міцності. Тому при ремонті відновлюють необхідну точність розмірів, форму, взаємне розташування поверхонь, необхідну шорсткість і твердість тертьових поверхонь зі збереженням достатньої усталостної міцності.
Із усього сказаного можна зробити висновок, що ремонт колінчатих валів є складною проблемою, що вимагає, з одного боку, спеціального точного і високопродуктивного обладнання і оснащення, а з іншого боку - висококваліфікованих робітників-ремонтників. Цю проблему успішно вирішують тільки в умовах спеціалізованих ремонтних підприємств. Ремонт колінчатих валів у неспеціалізованих майстернях не забезпечує належної якості і приводить до зниження ресурсу відремонтованих двигунів.

1 АНАЛІЗ ДЕФЕКТІВ КОЛІНЧАТИХ ВАЛІВ І СПОСОБІВ ЇХ
УСУНЕННЯ
У двигунів, що надходіть у ремонт, колінчаті вали, як правило, мають багато дефектів. Основні дефекти колінчатих валів і способи їх усунення наведені в таблиці 1.
При ремонті колінчатих валів головним чином відновлюють корінні й шатунні шийки. Основні способи ремонту і відновлення шийок наведені в таблиці 2.
Більшою мірою задовольняють вимогам надійності ті способи відновлення, числові значення відношень яких більше одиниці. Як видно з таблиці 2, жоден із існуючих способів повністю не відповідає цій вимозі.
Поцьому в ремонтній практиці застосовують головним чином механізоване електродугове наплавлення під шаром флюсу з наступною високотемпературною відпусткою і загартуванням струмами високої частоти або механізоване електродугове наплавлення під шаром флюсу, легованою гранітом і феррохромом, за допомогою яких відновлюють близько 95% валів.
Таблиця 1 - Дефекти колінчатих валів і способи їх усунення


Дефекти Способи усунення
Зношення корінних і шатунних шийок. Овальність і конусность шийок. Задири, риски і вм'ятини на шийках Див. табл. 2
Зношення посадкових місць під розподільчу шестірню, шків і маховик 1.Навлавка з наступним обточуванням і шліфуванням.
2.Електроіскрове нарощування з наступним шліфуванням
Зношення маслозгонної різьби Поглиблення різьблення різцем і шліфування шийки до виведення слідів зношування
Зношення і розбивка шпонкових канавок 1.Фрезерування під збільшений розмір шпонок.
2.Фрезерування нової шпонкової канавки.
3.Наплавлення з наступним фрезе-руванням шпонкової канавки.
Зношення посадкового місця зовнішнього кільця шарикрпідшип-ника в торці валу 1.Розточування посадкового місця, запресовка втулки з наступним розточуванням.
2.Електроіскрове нарощування з наступним шліфуванням.
3.Наплавлення з наступним розточу-ванням.
Зношення отворів під штіфти кріплення маховіка Розгортання під ремонтний розмір
Зношення різьби
Зрив більше як двох ниток різблення 1.Розточування або зенкерування з наступним нарізуванням різьби збільшеного розміру.
2.Углублення різьбових отворів з наступним нарізуванням такого ж різьблення під подовжені болти (пробки)
Зкручування валу (порушення розміщення кривошипів) 1.Шліфування шийок під ремонтний розмір з наступним балансуванням.
2. Наплавлення шийок з наступним обточуванням і балансуванням
Торцеве биття маточини маховика Підрізання торця маточини на токарному верстаті з наступним балансуванням.

Дефекти Способи усунення
Вигін валу:
1. до 0,15...0,2 мм
2. від 0,2...1,2 мм
1.Шліфування під ремонтний розмір
2.Правка під пресом
Тріщини:
1. на шийках
2. на щоках
1.Шліфування під ремонтний розмір
2. Наплавлення з наступним обточу-ванням і шліфуванням під нормальний розмір. Вибракування.(для кільцевих
тріщин та тріщин, що виходять на галтелі).
3.Щліфування з наступним балансуван-ням. Вибракування (для тріщин глибиною більше 4 мм).
Корозія поверхонь тертя Зачищування наждачною шкуркою, шліфування та полірування.
Забивання масляних каналів продуктами знощування та забрудненнями мастила Прочищення металевим шомполом або йоржем з наступним промиванням (виварюванням) та продуванням стис-лим повітрям.
Продовження табл. 1

Таблиця 2 – Основні способи ремонту і відновлення шийок колінчатих валів

Способи ремонту і відновлення Можливість відновлення радіусів галтелей Можливість шліфування під ремонт-ний розмір

 

Шліфування під ремонтний розмір Є Є 1 - 0,9 1 - 0,9
Обдирання з наступним встановленням (приварюван-ням) напіввтулок Немає -//- 1 0,8 – 0,6
Хромування -//- Немає 1,2 – 0,4 0,8 – 0,5
Осталювання з наступним хромуванням -//- -//- 1,2 – 0,4  1

Способи ремонту і відновлення Можливість відновлення радіусів галтелей Можливість шліфування під ремонт-ний розмір

 

Електрометалізація Немає Є обмежена 1,0 – 0,6  1
Ручне електродугове наплавлення Є Є 1,0 – 0,9  1
Автоматичне електровіб-раційне наплавлення в струмені рідини Немає -//- 0,9 – 0,7 0,5 – 0,4
Механізоване електродуго-ве наплавлення під шаром флюсу з наступною високо-температурною відпусткою та закалюванням струмом високої частоти Є -//- 1,0 – 0,9 1
Автоматичне наплавлення в середовищі вуглекислого газу Немає Є 0,9 – 0,8 0,7 – 0,6
Механізоване електродуго-ве наплавлення під шаром ялюсу, легованим графітом Є -//- 1,1 – 0,8 0,7 – 0,6
Механізоване електродуго-ве наплавлення під шаром ялюсу, легованим графітом і ферохромом -//- -//- 1,1 – 0,8 0,8 – 0,7
Механізоване електродуго-ве наплавлення порошковим дротом із внутрішнім захис-том -//- -//- 1,0 – 0,9 0,7 – 0,6
Наплавлення плазменою дугою -//- -//- 1,0 – 0,9 1
Примітка. - відношення твердості відновлених шийок до твердості шийок нового колінчатого валу;
- відношення межі усталосної міцності на крутіння відновленого колінчотого валу до межі усталосної міцності нового валу.

 

 

 

 


2 АНАЛІЗ СУЧАСНИХ МЕТОДІВ РЕМОНТУ І ВІДНОВЛЕННЯ
КОЛІНЧАТИХ ВАЛІВ
2.1 Підготовка колінчатих валів до ремонту і відновлення
Технічні умови на прийом колінчатих валів до ремонту.
Найбільш загальними вимогами, прийнятими на більшості ремонтних підприємств при прийманні колінчатих валів на ремонт, є наступні:
1. Транспортувати колінчаті вали від замовника до ремонтного
підприємства і назад необхідно в спеціальній тарі, що виключає
можливість їх ушкодження на шляху проходження.
2. Колінчаті вали приймають у ремонт без шестерень, штифтів, шпонок і масловідбивателів у зборі із противагами, пробками і заглушками. Допускається прийом до ремонту колінчатих валів із шестірнею, якщо вона розташована між противагами, а також з підшипником, розташованим в отворі фланця.
3. Вали повинні бути очищені від бруду і протерті до стану, при якому зовнішнім оглядом можуть бути виявлені великі дефекти: забоїни, подряпини, тріщини.
4. Колінчаті вали підлягають вибракуванню при наявності на шийках
кільцевих тріщин, що виходять на галтелі, а також тріщин на щоках глибиною
більше 4 мм.
5. Поверхні, що підлягають ремонту або відновленню, при
контролі-сортуванні позначають червоною фарбою. Вибраковані колінчаті вали маркують червоною фарбою на першій щоці «Бр» і направляють в ізолятор браку.
6. Колінчаті вали, що підлягають ремонту або відновленню, варто
зберігати в приміщенні або під навісом. Забороняється зберігання колінчатих валів разом з агресивними речовинами.
Розбирання і мийказ
Прийняті до ремонту колінчаті вали перед мийкою поступають на дільницю розбирання та огляду. Найбільш характерні види робіт на цій дільниці – це видалення шпонок із шпонкових пазів, видалення заглушок і пробок із масляних каналів, випресовка підшипника з отвору у фланці та зняття противаг.
Шпонки із пазів видаляють за допомогою крейцмейселя з шириною леза відповідною до ширини шпонкової канавки, та молотка.
При видалення заглушок і пробок із масляних каналів їх спочатку розшплинтовують за допомогою пневматичного зубила, а потім вигвинчують заглушки. Вигвинчені пробки розміщують в касеті для виварювання. Масляні канали на 50 - 75% забиті продуктами зносу і масляним брудом. Тому доцільно їх очищувати за допомогою шомполів та металевих єршів для того, щоб миючий розчин міг проникнути до стінок каналів і зменшити їх забруднення.
Підшипник з отвору у фланці випрессовують знімачем.
Після розбирання колінчаті вали надходять на мийку. Якість мийно-очисних робіт багато в чому залежить від мийних засобів, використовуваного устаткування і режимів технології.
Забруднювачами колінчатих валів є залишки мастильних матеріалів, які видалити важко, тому що вони в період роботи колінчатого валу окислюються, розкладаються й щільно пристають до металевої поверхні.
Опади - це липка, мазеподібна маса, що відкладається в масляних каналах і грязевловлювачах. До складу опадів входять продукти окислювання масла і палива, сажа, пил, вода, частки зношування.
Крім забруднень, на поверхні колінчатих валів можуть перебувати продукти корозії, які утворяться в результаті хімічного і електрохімічного руйнування металу.
Колінчаті вали миють у струйних машинах і миючих установках ОМ-691, ОМ-837, ОМ-837М, ОМ-947 (КМ-3), ОМ-4266, ОМ-887, а також у спеціальних виварювальних ваннах.
Варто мати на увазі, що мийка валів у струйних машинах не завжди забезпечує необхідну якість. Ударна сила струму видаляє забруднення тільки із зовнішньої поверхні валів. Їх внутрішні поверхні, пази і особливо масляні канали часто залишаються неочищеними.
Для мийки краще застосовувати мийні машини й виварювальні ванни.
Сутність ванного очищення полягає у зануренні валів до ванни з миючим розчином, нагрітим до високої температури. Виварюють вали зазвичай у ванні прямокутної форми, що закрита кришкою.
Простим і ефективним способом є очищення колінчатих валів у ваннах з вібрацією. Сутність цього способу полягає в тім, що у ванну, наповнену миючою рідиною, занурюють колінчаті вали і укладають на спеціальну платформу, якій за допомогою гидро- або пневмоапаратури надають зворотно-поступовий рух (коливання). У результаті вібрації поверхні колінчатих валів інтенсивно обмиваються миючою рідиною, потоки розчину попадають у масляні канали і збурюються в них. Тому всі поверхні очищюються рівномірно.
Найчастіше при очищенні валів у мийних установках і виварних ваннах застосовують 10% розчин каустичної соди, нагрітий до 80-90° С. Перевагою цього розчину є дешевина його компонентів. До недоліків варто віднести невисоку розчинюючу здатність стосовно смолистих відкладень і нагарам та шкідливий вплив на організм людини.
В практиці ремонту колінчатих валів застосовують також водяний розчин эмульгатора ОП-10 ( 10г/л), нагрітого до 70-85 С, а також розчини синтетичного препарату МЛ-52 (25-35 г/л) і органічного AM-15, миюча здатність яких більш ніж в 4 рази перевершує розчин каустичної води.
Для очищення важкодоступних поверхонь, зокрема масляних каналів, застосовують установки АКТБ-130, ОМ-3600 і 107.00. Промивають у них пульсуючим струмом гасу або дизельного палива під тиском 1—6 МПа (10—60 кгс/см2), при цьому протягом 10—12 хв масляні канали повністю очищаються від забруднень.
Зачищення робочих поверхонь, виправлення і виявлення тріщин
Для проведення магнітної дефектоскопії необхідно зачистити посадкові шейки до металевого блиску. Зачищення потрібне також для видалення слідів корозії, які можуть привести до браку при наплавленні.
У ремонтних майстернях поверхні шийок зачищають найчастіше на токарському верстаті 1К62 за допомогою металевих щіток. Зазвичай одночасно зачищюють усі шийки двох однакових колінчатих валів, які встановлюють у центрах верстата так, щоб одноіменні шийки були в одній площині та були повернені в один бік від осі колінчатого валу. Колінчаті вали обертаються з однаковою частотою (100 хв-1) в одному напрямку, тому відстань між одноіменними шийками двох валів завжди залишається постійною. На шийки колінчатих валів вдягають полірувальні хомути.
Хомути одноіменних шийок з'єднують пружинами із зусиллям натягу, що забезпечує тиск 0,2 МПа (2 кгс/см2). Внутрішню поверхню хомута покривають шліфувальною шкуркою із зернистістю, що створює шорсткість шийок після зачищення не нижче 6-го класу.
Час на зачищення всіх шийок одного вала, включаючи установку і зняття його з верстата, становить 4-5 хв.
Вали, що надходять у ремонт, у більшості випадків мають прогин, величину якого контролюють за допомогою індикатора, що підводиться до середньої корінної шийки. Виправленням усувають прогин, що перевищує 0.2мм.
При меншому прогині вали не правлять, а виправляють кривизну шліфуванням або токарною обробкою після наплавлення.
Найбільше поширення одержало виправлення на гідравлічних пресах методом кількаразового навантаження і розвантаження вала. Колінчаті вали найчастіше правлять на пресах ГАРО 2135-1М, ПА-413, РУЕ-40. Усталосная міцність виправленого під пресом вала нижче міцності звичайного вала. Крім того, у процесі виправлення під пресом у галтелі шатуних шийок можуть розвиватися старі та зароджуватися нові макро- і мікротріщини. У процесі виправлення іноді спостерігаються поломки вала. Тому правити вал необхідно до магнітної дефектоскопії.
Недоліки виправлення під пресом привели до створення іншого, більше високоякісного, хоча й менш продуктивного, способу. Спосіб полягає в плавці наклепом, що одержують на поверхні щік нанесенням ударів молотком.
Для виявлення тріщин на шейках і галтелях найчастіше застосовують метод магнітної дефектоскопії, використовуючи для цього магнітний порошок або суспензію.
Як магнітний порошок використують прокатну або кувальну окалину, мелену чавунну стружку або отсепарований наждаковий пил після шліфування сталевих деталей.
Магнітну суспензію готують із трансформаторного масла (40% в обсязі), гасу (60%) і магнітного порошку з розрахунку 50 г на 1 л суміші.
При дефектоскопії вал посипають сухим феромагнітним порошком або поливають суспензією (допускається занурення вала в ємність із суспензією). Збираючись над дефектною ділянкою, металеві частки утворять на поверхні осад порошку у вигляді «жилки», ширина якої може досягати 100-кратної ширини тріщини. По такому угрупуванню порошку визначають наявність, форму й місце розташування тріщин.
Наносять порошок або суспензію частіше всього після припинення дії магнітного поля (контроль на залишковій намагніченості), рідше У присутності магнітного поля (контроль у прикладеному полі).
Для виявлення тріщин різного напрямку (поперечних, поздовжніх) застосовують різні способи намагнічування валів. Поперечні тріщини найкраще виявляють при поздовжнім намагнічуванні, а поздовжні при циркулярному намагнічуванні.
Поздовжнє намагнічування проводять у полі електромагніта або соленоїда, циркулярне - пропущенням через колінчатий вал змінного або постійного струму значної величини (2000-3000 А). Можливо також комбіноване намагнічування, тобто поздовжнє і циркулярне, котре дозволяє виявляти дефекти будь-якого напрямку за один прийом.
Робочий струм при циркулярному намагнічуванні приблизно можна визначити за формулою:
1 = (17- 20) D,A
де D — діаметр шийки, мм.
Після магнітної дефектоскопії колінчатий вал розмагнічують пропущенням через нього струму з поступовим зменшенням його значення до нуля.

Рис 2. Тріщини на шатунних шийках колінчатих валів.
а й б — кільцеві; в і г— розташовані під кутом; д, е, ж, з, і,к -поздовжні; л,м,н,і,о- поздовжні двох і однорядні, розташовані на межі загартованого шару металу.
Колінчаті вали із тріщинами, що виходять на галтелі (рис2 а, б, в, г, і, н, о), найчастіше вибраковують, їх зазвичай буває не більше 2—3%. Колінчаті вали із тріщинами, що не виходять на галтелі (рис2 д, е, ж, з, к, л, м), піддають наплавленню, у процесі якого тріщини заварюються і усталостная міцність вала не знижується.
При дефектоскопії колінчатих валів застосовують як універсальні дефектоскопи (МЗД-2, МДП-2), так і спеціальні. Принципова схема стенда магнітної дефектоскопії колінчатих валів показана на рисунку 3. Стенд являє собою стіл, на якому укріплені призми-ролики і два кронштейни з основними контактами 2 і 4. Рухливий контакт 2 змонтований на штоці пневмоциліндра 1, що працює від крана 18. Усередині стола розміщені: регулятор 10 струму, два масляних баки 6 і 12, ємність 16 з електронасосом 17 для подачі суспензії. Для перемішування суспензії до ємності за допомогою крана 7 підводять стиснене повітря.
Суспензія подається з ємності по шлангу, на кінці якого закріплений кран 3. Зливається суспензія з колінчатого вала 19 у ванну 5, а з неї самопливом до ємністі. Рухлива частина регулювального трансформатора (регулятора струму) з'єднана з гідроциліндром 11, що вмикається в дію за допомогою електропневматичного крану 8. Швидкість висування рухливої частини трансформатора регулюють напірним золотником 9 зі зворотним клапаном.
На бічній стінці стола змонтована пневмоапаратура: маслорозпилювач 15, волаговідділювач 14 і вентиль 13.

Рис. 3. Принципова схема стенда магнітної дефектоскопії колінчатих валів:
1 - пневмоцилиндр; 2 - нижній основний контакт; 3-кран включення суспензії; 4 — нерухомий основний контакт; 5 — ванна; 6 і 12 — масляні баки: 7-повітряний кран; 8 — електропневматичний кран; 9— напірний золотник зі зворотним клапаном; 10-регулятор струму; 11— гідроциліндр; 13- вентиль: 14 — вологовідділювач; 15 — маслорозпилювач; 16 — ємність для суспензі; 17— електронасос для подачі суспензії; 18 — кран керування пневмоциліндром; 19- колінчатий вал, що перевіряється.
Колінчатий вал встановлюють на ролики і затискають між контактами. Вмикають силовий трансформатор, пропускають струм і колінчатий вaл зі шланга обливається суспензією. Дефектацію проводять у прикладеному магнітному полі. Дефекти виявляють візуально. Для кращого огляду колінчатий вал повертають, трансформатор вимикають і колінчатий вал розмагнічується.

Сортування колінчатих валів
Заключним етапом підготовчих операцій є сортування колінчатих валів по типах і розмірних групах і остаточне вибракування валів, що не підлягають ремонту (частину колінчатих валів вибраковують в результаті зовнішнього огляду при прийманні від замовника, при відправленні і магнітній дефектоскопії).
Контролю піддають: зношування корінних і шатунних шийок, посадкових місць під розподільну шестірню, шків і маховик, зношування шпонкових канавок, посадкового місця зовнішнього кільця шарикопідшипника в торці валу, отворів під болти кріплення маховика, зношування різьби (у тому числі і маслосгонної), торцеве биття фланця маховика.
Придатні до ремонту розсортовані колінчаті вали направляють партіями для ремонту відповідно до типу валів.
2.2 Заварка , наплавлення й термічна обробка колінчатих валів
Серед існуючих способів відновлення колінчатих валів найбільше поширення одержали заварка й наплавлення. При відновленні деталей застосування способів розміщено таким чином: заварка і наплавлення - 70%, застосування ремонтних розмірів - 12%, електролітичні покриття - 8%, ремонт за допомогою полімерних матеріалів - 6% та інші способи - 4%.
Електродугова заварка і наплавлення
Ручну заварку застосовують для відновлення шпонкових пазів і отворів у колінчатих валах. Для цього використають трансформатори СТН-350, СТН-500 змінного струму або зварювальні агрегати ПСО-300, ПСО-500 постійного струму.
Техніка ручної заварки деталей, що ремонтуються складна. Дуже впливає на якість заварки довжина дуги.
Електроди вибирають відповідно до матеріалу відновлюваних колінчатих валів і вимог до металу, що наплавляється. Для відновлення колінчатих валів на ремонтних підприємствах використають електроди Э-50А (Э-42) діаметром 3 мм, УОПИ 13/55 (ГОСТ 9467) при режимі заварки: постійний струм зворотної полярності 160-180 А, напруга 12-26 В.
Для запобігання деформацій після оброблення тріщин канавки заварюють у спеціальному пристосуванні, що розтягує (рис. 4).

Рисунок 4 - Пристосування для заварки тріщин на колінчатих валах
1 -— колінчатий вал; 2— гвинт із рукояткою для розтягування колінчатого вала перед зварюванням; 3— поворотна підстава для установки колінчатого вала; 4 — вісь повороту підстави; 5— телескопічний гідропідйомник для установки колінчатого вала на необхідну висоту: б— опора з підшипниками й притисками для кріплення фланця колінчатого вала.
При заварці тріщин необхідно дотримувати такої послідовності операцій: підготовка галтелей (оброблення тріщин) на прилягаючих корінних шейках на токарному верстаті; установка вала в пристосуванні (рис 4); заварка кільцевих канавок на коріних шийках; підготовка (оброблення) газокисневим пальником тріщин на шатунних шийках і заварка канавок за допомогою ручного електрозварювання.
Канавки заварюють електродом МР-3, тип 346- Т (ГОСТ 9467) або електродом ОЗС-4. Діаметр електродів - 4 мм. При заварці зазначеними електродами у два проходи в наплавленому металі не виникають тріщини.
Перед заваркою тріщин у масляні канали вставляють графітові стрижні і заварюють канавки у два проходи. Заплавляти кільцеві канавки починають із зовнішньої сторони колін.
Приблизно половина зношених колінчатих валів придатна для шліфування під ремонтний розмір. У таких валів при заварці тріщин відбувається нагрівання та відпущення шийок, тому після видалення металу шліфуванням або обточуванням посилення швів шийки необхідно наплавляти під легуючим флюсом для відновлення необхідної твердості і властивостей металу шийок. Потім вали правлять так, щоб биття їх було в межах 0,1- 0,15 мм. Після цього шийки шліфують до найближчого ремонтного розміру.
Повністю зношені колінчаті вали після заварки тріщин, виправлення видалення посилень швів наплавляють під легуючим флюсом. Після повної механічної обробки метал галтелей у місцях заварки тріщин упрочнюют. У практиці ремонту і відновлення колінчатих валів все більше застосування знаходять автоматичні способи наплавлення зношених поверхонь. При наплавленні шийок колінчаті вали встановлюють так само як і при механічній обробці.
Механізовані способи наплавлення застосовують при відновленні великої кількості колінчатих валів як сталевих, так і чавунних. При механізованих способах наплавлення завдяки застосуванню легуючих флюсів і електродних матеріалів можна одержувати наплавлений метал з необхідними механічними властивостями без застосування термообробки, внаслідок чого спрощується технологічний процес і зменшується вартість відновлюваних валів.
Сталеві колінчаті вали наплавляють пружинним дротом 2-го клacу (ГОСТ 9389) під легуючим флюсом, що містить 100 масових частин флюсу АН-348А (ГОСТ 9087); 2 частини феррохрому № 6 і 2,5 частини графіту. Для запобігання сепарації всі компоненти склеюють рідким склом. Наплавлений метал після охолодження на повітрі має твердість HRC 56-62 і містить 0,6% вуглецю, 1,5% марганцю і 1,3% хрому.
В залежності від матеріалу і типорозмірів колінчатих валів склад наплавочного дроту і легуючого флюсу може змінюватися.
Наприклад, при наплавленні колінчатих валів з магнієвого високоміцного чавуну з кулястим графітом ВЧ 50-1,5, ГОСТ 7293 під шаром флюсу по сталевій оболонці для забезпечення змісту вуглецю в наплавленому металі 0,6-0,8% у флюс АН-348А вводять 4% графіту і до 3,5% феррохрому № 6.
З легуючих елементів переважніше застосовувати хром, тому що інші аналогічно діючі елементи викликають утворення тріщин.
Автоматичне електродугове наплавлення під шаром флюсу
Спосіб розроблений Інститутом електрозварювання ім. К.О. Патона академії наук України. Процес наплавлення відбувається при горінні дуги між електродом і деталлю під шаром сипучого флюсу, що покриває ванночку розплавленого металу, завдяки чому доступ кисню і азоту повітря до розплавленого металу обмежується.
Найчастіше в ремонтному виробництві застосовують висококремнистий флюс АН-348А, що легує метал кремнієм і марганцем. Добавкою в нього різних феросплавів можна легувати наплавлений шар хромом, нікелем і іншими елементами.
На рисунку 5 показана схема процесу наплавлення під шаром флюсу.

Рисунок 5 - Схема наплавлення шийки колінчатого вала під шаром флюсу
а - зсув електрода від зеніту; 1—электродуга; 2-електродний дріт; 3 — напрямний мундштук; 4 - мундштук для флюсу; 5 — ванночка рідкого металу; 6 - флюс; 7 - жужільна кірка, 8 - наплавлений метал; 9 - деталь.
У процесі наплавлення шару металу відносне переміщення деталі і електрода одержують за допомогою механізмів наплавочної установки. Такою установкою може бути токарний верстат, обладнаний понижувальним редуктором і наплавочною головкою A-580M, А-409, А-547.
При автоматичному наплавленні шийок колінчатого вала при його обертанні розплавлений метал електродного дроту формується у гвинтові валики, які перекривають один іншого приблизно на одну третину.
Схема зони наплавлення під флюсом показане на рисунку 6.

Рисунок 6 - Схема зони наплавлення під шаром флюсу
1-деталь, 2— наплавлений метал, 3 — розплавлені шлаки, 4 - флюс, 5 - електрод, 6 — электродуга.
Поліпшення умов кристалізації і відсутність киснево-азотних з'єднань при наплавленні під флюсом сприяють одержанню наплавленого металу з високими міцністними властивостями. Більша щільність струму при зварюванні і наплавленні сприяє глибокому проплавленнню деталі та збільшенню частки основною металу в наплавленому. У наплавленому шарі при тім утримується приблизно 65% основного і 35% електродного металу, тому часто можна наплавляти маловуглецевим сталевим дротом колінчаті вали, виготовлені зі сталей з підвищеним вмістом вуглецю, без побоювання появи в них тріщин.
Наплавлення сталевих колінчатих валів
Для відновлення сталевих колінчатих валів застосовують головним чином два способи наплавлення:
I) під шаром легуючого флюсу;
2) під флюсом АН-348А пружинним дротом 2 класу з подальшою термічною обробкою.
Під шаром легуючого флюсу наплавляють високовуглецевим дротом ОВС або пружинним II класу (ГОСТ 9389). Для поліпшення віддленню жужільної кірки і зменшення трудомісткості виготовлення легуючого флюсу графіт і ферохром змішують із половиною стандартного флюсу АН-348А, збільшуючи потім кількість флюсу в 2 рази.
Режим наплавлення: напруга дуги 25—26В; струм - 190—200А, індуктивність зварювального ланцюга—16 витків дроселя РСТЭ-34, частота обертання вала —3 хв-1, крок наплавлення — 4 мм/об, швидкість подачі електродного дроту діаметром 1,6 мм — 2,0 м/хв, діаметром 1,8 мм — 1,6 м/хв.
При наплавленні шийки від однієї галтелі до іншії твердість поверхні шийок буде нерівномірна (НRС 35-54). На початку наплавлення твердість металу низька, а в кінці - висока. Колінчаті вали при такім наплавленні ламаються по шатунних шийках там, де починалося наплавлення. Щоб уникнути поломок необхідно наплавляти вали від середини шийки вала до галтелй. При цьому перший виток накладають кільцевим. Автоматичну подачу включають, коли кільцевий виток ще не зімкнувся.
Спочатку наплавляють шатунні шейки, а потім корінні. Це робиться для того щоб після наплавлення шатунних шийок можна було правити вал по корінних шийках.
Іноді вал правлять після наплавлення шатунних і корінних шийок. В цьому випадку при наплавленні корінних шийок спеціально залишають незаплавлені паски для забезпечення можливості контролювати биття шийок. З часом ці паски заплавляют.
Отвору масляних каналів для запобігання від заплавки намазують пастою (85% порошкового графіту і 15% рідкого скла), спеціальною глиною (для 3 кг спеціальні глини беруть 2,1 кг річкові піску; 0,58 кг білої вогнетривкої глини; 0,05 кг графіту; 0,245 кг рідкого скла і 0,025кг їдкого натру NaOH - 20% розчин) або закривають графітовими стрижнями та азбестом.
При наплавленні під легуючим флюсом колінчатий вал не стає коротше. У результаті цього обсяг металу майже не змінюється й деформація не перевищує припуску на обробку.
Величина деформації колінчатих валів після наплавлення під легуючим флюсом у середньому становить 0,6-1,0мм. Більше 95% колінчатих валів при цьому не мають потреби у виправленні перед механічною обробкою, тому що на шийки вала наплавляють метал із припуском на механічну обробку в межах від 1 до 1,25 мм на бік.
Колінчаті вали, відновлені наплавленням під шаром легуючого флюсу, мають високі експлуатаційні властивості. Зносостійкість шийок і сполучених з ними вкладишів не поступається зносостійкості шийок нових валів до вкладишів, усталосна міцність відновлених колінчатих валів трохи нижче міцності нових, однак завдяки залишковому запасу міцності поломок відновлених валів в експлуатації не спостерігається.
Наплавлення чавунних колінчатих валів
Широке застосування для колінчатих валів знайшли чавуни перлітного класу завдяки високій міцності й зносостійкості. Чавуни цього класу по механічних властивостях приблизно відповідають сталі 45 і перевершують інші чавуни. Доречно відзначити, що собівартість виливки з високоміцного чавуну (ВЧ 50-1,5; ВЧ 60-2) в 2 - 2,5 рази нижче в порівнянні із собівартістю кувань зі сталі 45.
Заслуговує на увагу спосіб наплавлення колінчатих валів з високоміцного чавуну під шаром флюсу по захисній металевій оболонці.
Сутність способу полягає в наступному. Шийку вала обгортають металевою оболонкою з листової сталі, що щільно притискають до поверхні шийки за допомогою пристосування і зварюванням у середовищі вуглекислого газу прихоплюють у стику.
Після видалення пристосування проводять автоматичне наплавлення шийки під флюсом безпосередньо по металевій оболонці.
Відомо, що для запобігання тріщин у наплавленому металі необхідно зменшувати в ньому вміст вуглецю, марганцю, кремнію, сірки та фосфору. Тому що високоміцний чавун містить велика кількість цих елементів, то для відновлення колінчатих валів застосовують оболонку зі сталі 08 і дріт Св-08, що містять їх у невеликій кількості. При товщині оболонки 0,8 мм і більше тріщин і пор у наплавленому металі немає; при такій товщині оболонки зменшується глибина проплавления чавуну і кількість окису вуглецю, що викликає утворення пор.
Невелика кількість окису вуглецю встигає виділитися зі сплавленного металу. Усуненню тріщин при наплавленні по оболонці сприяють два фактори: 1) зменшення надходження в наплавлений шар кремнію, марганцю, магнію та 2) зменшення величини і швидкості наростання розтягуючих напруг у наплавляемому валику в період його кристалізації завдяки зменшенню сил опору осіданню за рахунок переміщення або пластичної деформації оболонки.
Процес виготовлення оболонок складається з таких операцій: чищення і знежирення листа, розрізування його на смуги, вирубка зі смуг заготовок для оболонок (у штампі), гибка країв і середньої частини оболонки (в гибочному штампі).
Оболонка повинна щільно прилягати до поверхні шийки, тому що при нещільному приляганні відбувається несплавлення шару наплавляемого металу з основним металом і утворення пор і тріщин.
Кращим пристосуванням для притиснення оболонок до шийок є рознімне металеве кільце, облицьоване усередині гумою товщиною 5- 6,5 мм. За допомогою такого кільця можна притискати оболонки до шийок вручну, використовуючи кліщі та струбцину, або на верстаті.
Прихоплюють оболонки в такій послідовності. У розкриті півкільця встановлюють оболонки, вал укладають на оболонки і виставляють так, щоб края півкілець і оболонки збіглися, стискають півкільця вручну і скріплюють їх скобами. Потім оболонки зварюють встик дротом Св-08 ГОСТ 2246 на напівавтоматі А-547Р у двох точках на відстані 5 мм від галтелей. Щільність прилягання оболонок перевіряють по звуку при простукуванні по них легким металевим стрижнем довжиною 50-200 мм і діаметром 12-15 мм.

Рисунок 7 - Схема наплавлення шийки вала по металевій оболонці
1 - стик оболонки; 2 - деталь; 3 - металева оболонка; 4 - наплавлений метал; 5 - електродний дріт.
Для попередження обгорання кінців оболонки, скочування металу, що наплавлюється і утворення свищів та раковин оболонку приварюють по краях до шийки колінчатого вала шляхом наплавлення галтелей у середовищі вуглекислого газу.
Схема наплавлення шейки по оболонці показана на рисунку 7.
Для наплавлення застосовують дріт діаметром 1,6мм. Параметри режиму наплавлення наведені в таблиці 3.
Легуючий флюс для наплавлення чавунних колінчатих валів виготовлюють у такий спосіб. На 100 масових частин флюсу АН-348А розбавляють 7 частин феррохрома № 6 і 8 частин графіту. Всю масу ретельно перемішують і склеюють рідким склом (0,5 частини) до повного зволоження. Масу просушують протягом 2—3 годин при 18—20°С та прокалюють в електропечі при 600—650°С протягом 3—3,5 годин. У цій же печі прожарюють ще 100 частин флюсу без легуючих компонентів. Після прожарювання суміш дроблять, просівають і перемішують із флюсом без компонентів.

Таблиця 3 - Параметри режиму наплавлення чавунних колінчатих валів по сталевій оболонці


Показники Прихватка оболонки Наплавлення
Галтелей у вуглекислому газі Шийок під флюсом
Напруга дуги при холостому ході, В 28 28 32
Напруга дуги при наплавленні, В 19-20 19-20 20-22
Струм, А 120 120 150-170
Частота обертання вала, хв-1 - 2 2,5-3
Крок наплавлення, мм/об - - 3,5
Швидкість подачі електродного дроту, м/ хв 3 1,4-1,6 1,4-1,6
Зсув електрода із зеніту, мм - 20 8-10
Виліт електрода, мм 10 15-20 15-20
Кількість витків дроселя РСТЭ-34 (індуктивність зварювального ланцюга) 5 8 16

Многоелектродне наплавлення
Многоелектродне наплавлення колінчатих валів підвищує продуктивність процесу в 2-5 разів.
Схема многоелектродного наплавлення під шаром флюсу, коли в зону наплавлення одночасно подають кілька електродів, показана на рисунку 8.

Рисунок 8 - Схема многоелектродного наплавлення валу
/ — електроди; 2 — токоподвідний контакт; 3 — флюс; 4 — зона
электродуги; 5 - жужільна кірка; 6 - наплавлений метал; 7 — шийка вала; 8- еластична оболонка з розплавленого флюсу; 9 — джерело струму.
Електроди 1 плавляться за рахунок тепла блукаючої электродуги, що постійно переміщається по електродах.
Розроблено технологічний процес відновлення зношених колінчатих валів многоелектродним наплавленням під шаром флюсу. Шийки валів наплавляються за допомогою чотирьох електродів із дроту Нп30ХГСА діаметром 1,6 мм.
При наплавленні використають головку А-580М, що має джерелом живлення селеновий випрямлювач. Режим наплавлення: струм 300-320 А, напруга 26-28 Б, частота обертання вала 0,65 - 0,8 хв-1, швидкість подачі дроту 49-58 м/год. Для якісного формування металу в зоні галтелей шийки колінчатого вала відстань між крайніми сусідніми електродами встановлюють рівним діаметру зварювального електрода.
Таке розташування електродів забезпечує високоякісне заплавлен-ня галтелей.

Рисунок 9 - Схема многоелектродного наплавлення в окремі зварювальні ванни
а - наплавлення першої групи n валиків ;б- видалення зварювальної кірки; в - наплавлення другої групи п+1 валиків; 1 — токопровід; 2 — наплавлені валики; 3 - джерело струму; 4 - мундштук; 5 - електрод; 6 - зварювальна ванна; 7 - шийка вала; 8 - флюсоподвід; 9 — газовий пузир; 10 - розплавлений метал; 11 - шкребок; 12 — жужільна кірка.
За іншим принципом побудований технологічний процес многоелектродного наплавлення колінчатих валів під шаром флюсу, розробленою інститутом електрозварювання ім. Е. О. Патона.
На відміну від описаного вище многоелектродного наплавлення в загальну зварювальну ванну в цьому технологічному процесі при наплавленні користуються окремими зварювальними ваннами. На поверхню шийки в цьому випадку за один оберт одночасно наплавляють без перекриття паралельні кільцеві валики, число яких залежить від довжини нарощуваної шийки і обмежується потужністю джерела струму. При наступному оберті деталі вмикається другий механізм і друга група з п+1 електродів заплавляє проміжки між першими валиками.
На малюнку 9 показана схема многоелектродного наплавлення в окремі зварювальні ванни.
Використовуючи електродний дріт різноманітного складу, при цьому
Таблиця 4 – Порівняльні дані різних способів наплавлення

Спосіб наплавлення
Умовна поз-нач-ка Величина дефор-мації ( укоро-чення), мм Межа усталосної міцнос-ті, МПа Запас усталосної міцнос-ті Зношування шийок, мкм/100км

Тн/Тв
шату-них корі-них
Вібродугова пружинним дротом 2-го класу у водокисневому середовищу В 0,1-0,5 8 0,97 25 32 4,57
Порошковим дротом ПП-АН-122 у два шари П 0,8-1 9 1,1 - - 0,63
Дротом Нп-15ГСТЮЦА під флюсом АН-348А Г 0,5-0,8 8 0,97 - - 0,6
Дротом Cв-08 під шаром легуючого флюсу по металевій оболонці М 0,5-0,8 8 0,97 - - 1,23
Широкослойним дротом Cв-08 з феромагнітною шихтою Ш 2,5-3,5 4,5 0,54 4,5 4,3 0,613
Те ж, з наступним високотемпературним відпущенням ШТ 0,8-1 11,5 1,4 4,5 4,3 0,613
Примітки: 1. Запас усталосної міцності дорівнює відношенню межі міцності востановленого валу до максимального значення напруг у колінчатому валу, що викликані дією знакозмінних навантажень у двигунів.
2. Тн і Тв – відношення терміну служби або наробітки до гранично-го стану або відмови нової і відновленої деталі відповідно.
виді многоелектродного наплавлення можна одержувати шар металу, що наплавлюється різного складу. Так, всю поверхню шийки можна наплавляти електродами що забезпечують високу твердість, а галтелі електродами, що створюють достатню пластичність металу.
Термічна обробка
Процес наплавлення колінчатих валів призводить до появи в поверхневих шарах внутрішніх напружень, які можуть бути як тими, що розтягують так і тими, що стискають. Більшість способів наплавлення утворять небажані напруги, що розтягують, що приводять до зниження усталосної міцності колінчатих валів. Тому для усунення або зменшення їх величини поверхні, що наплавляються попередньо нагрівають або після наплавлення деталі піддають термічній обробці - глибокій відпустці або отжигу та нормалізації. Ці термічні операції виконують у тому випадку, якщо технологічним процесом відновлення колінчатого вала після механічної обробки передбачається загартування струмами високої частоти (с.в.ч.). У цьому випадку, крім зняття внутрішніх напружень, отжиг і нормалізація призначені також для підготовки структури металу до наступних технологічних операцій, пов'язаним з лезвійною обробкою.
Глубокий відпуск виконують в електропечах СКЭ-10 при 650°С с затримкою протягом 2 годин. При нормалізації колінчаті вали протягом години нагрівають до 860—900° С, при цій температурі дають витримку тривалістю 20 хв, потім охолоджують на повітрі. Твердість шийок після нормалізації перебуває в межах НВ 177-255.
Після попередньої обробки на металорізальних верстатах поверхні корінних і шатунних шийок сталевих валів піддають удруге термічній обробці: загартуванню і відпустці. Загартування проводять на високочастотних установках ХЛ32-67, МГЗ-108, ЛГПЗ-60, ЛПЗ-67 з використанням верстатів для загартування колінчатих валів.

Рисунок 10 - Індукційне нагрівання шийок колінчатого вала струмами високої частоти для загартування:
/ — колінчатий вал, 2--індуктор. 3 –мідна пробка
Шийки нагрівають с.в.ч. ДО 900—920° С при нерухомому валі і охолоджують водою. Режим нагрівання: напруга 700 В, струм 100 А. Тривалість циклу загартування однієї шийки автоматично регулюється за допомогою реле часу.
Існують машини для загартування с.в.ч. шийок колінчатих валів, постачені баками, у які заливають охолоджуючу рідина. Шийки нагрівають індуктором послідовно і щораз вал опускають у бак з охолоджуючою рідиною до рівня, що забезпечує загартування нагрітої шийки.
На машинах з барабанним пристроєм встановлюють чотири вали, три з яких перебувають у резервуарі, у той час як нагріваються шийки четвертого вала, що перебуває над рівнем охолоджуючої рідини. Масляні канали на шийках перед загартуванням необхідно захищати. Найкраще для цього використати мідні пробки 3 (мал. 10) або заглушки з матеріалів для збереження каналів при наплавленні.
Можно гартувати шийки колінчатих валів на спеціальних установках, застосовуючи для нагрівання газове полум'я..
При загартуванні, що застосовується для підвищення твердості шийок, у поверхневих шарах виникають залишкові напруги й з'являються тріщини. Для зняття напруги застосовується низькотемпературне відпущення в конвеєрній термопечі СК0-14 при 170-1900С. Твердість шийок після відпущення повинна перебувати в межах HRC 52-62. Глибина загартування 3-5 мм. По обидва боки галтелей допускається наявність незагартованих пасків шириною до 4 мм.
Варто мати на увазі, що при відновленні колінчатих валів автоматичним наплавленням під шаром легуючого флюсу і вибродуговим наплавленням спеціальними електродами не потрібне проведення термічної обробки.

2.4 Механічна обробка корінних і шатунних шийок, відновлення інших елементів колінчатого вала
Складність конструктивної форми колінчатого вала, його недостатня твердість і високі вимоги до точності оброблюваних поверхонь висувають підвищені вимоги до вибору устаткування, способів базування і послідовності операцій механічної обробки.
Послідовність виконання технологічних операцій залежить від багатьох умов: типу колінчатих валів, способів відновлення їх шийок, програми випуску, забезпеченості ремонтного підприємства необхідним устаткуванням, оснащенням і ін. Однак незалежно від перерахованих факторів головним при розробці технологічних операцій є вибір баз.
Основними базами колінчатого вала є опорні поверхні корінних шийок. Однак не на всіх операціях обробки можна використати їх у якості технологічних. На багатьох операціях як технологічні бази вибирають поверхні центрових фасок в отворах на кінцях валу, а поверхні корінних шийок, через недостатню жорсткість вала, часто використують в якості додаткових технологічних баз, встановлюючи їх у люнети.
При обробці корінних шийок, а також інших поверхонь, розташованих на одній осі з корінними, колінчатий вал необхідно і достатньо позбавити п'яти ступенів вільності.
Можливі варіанти базування в цьому випадку показані на рисунку 11.
На рисунку 11, а показана найбільш проста схема установки колінчатого вала на верстаті. Вал центровою фаскою в отворі фланця встановлюють на твердий центр передньої бабки. При цьому вал втрачає три ступені вільності. Другий кінець підпирають центром задньої бабки, що позбавляє ще двох ступенів вільності.
Недоліком цієї схеми є можливість коливань лінійних розмірів через коливання розмірів центрової фаски в отворі фланця, що не дозволяє вести обробку по упорах. Тому таку схему застосовують в індивідуальному виробництві.
На рисунку 11, б показана схема, що позбавлена недоліку, указаного вище. Колінчатий вал центровою фаскою в отворі фланця встановлюють у центр передньої бабки, що позбавляє його двох ступенів вільності. Другий кінець підпирають центром задньої бабки, що позбавляє вал ще двох ступенів вільності. П'ятого ступеня вільності - осьового переміщення, вал втрачає при контакті зовнішнього торця фланця з осьовим упором. Таку схему базування використають тоді, коли оброблювані поверхні зв'язані лінійними розмірами із зовнішнім торцем фланця. Якщо такого зв'язку немає, виникає необхідність у перерахуванні лінійних розмірів і допусків на них, що пов'язане з певними труднощами і часто приводить до браку.



Рисунок 11 - Варіанти базування колінчатих валів

Частіше інших у ремонтній практиці застосовують установку валів за схемою показаної на рисугку 11 в. Ця схема позбавлена недоліків, зазначених у двох попередніх схемах. Відповідно до цієї схеми, вал встановлюють фланцем до задньої бабки. З боку шпинделя він упирається на плаваючий центр, що відбирає два ступеня вільності, другий кінець підпирається центром задньої бабки, внаслідок чого вал втрачає ще два ступеня вільності. Осьове переміщення вала (п'ятий ступінь вільності) обмежується упором у той базовий торець, від якого задані всі лінійні розміри. У цьому випадку відпадає необхідність у перерахуванні лінійних розмірів і допусків на них і з'являється можливість вести обробку по упорах.
Схема 11 г відрізняється від схеми 11 в тим, що вал встановлюють шийкою під розподільну шестірню в трихкулачковий патрон, а найближчою до фланцю корінною шийкою в люнет. При цій схемі також можна встановлювати колінчатий вал крайніми шийками в напіввтулки двох люнетів.
Схему, показану на рисунку 11 д застосовують при відновленні центрового отвору і різьби у хвостовику вала.
Схема показана на рисунку 11 е, є комбінацією схем, зображених на рисунках 11 в і 11 г.
Схема, показана на рисунку 11 ж, є комбінацією схем, зображених на рисунках 11 в і 11б.
Зустрічається також базування за схемою, показаної на рисунку 11 з. При цьому використовують отвір під підшипник, що відбирає два ступені вільності, а з боку хвостовика вал підпирають центром задньої бабки, що також позбавляє вал двох ступенів вільності. Осьове переміщення (п'ятий ступінь вільності ) обмежується як і в схемі показаної на рисунку 11 б, шляхом контакту зовнішнього торця фланця з осьовим упором. Ця схема має той же недолік, що і схема, показана на рисунку 11, б.
Схеми, зображені на рисунках 11 а і 11 б виконують у двох варіантах:
1) колінчатий вал встановлюють фланцем до передньої бабки,
2) колінчатий вал встановлюють фланцем до задньої бабки.
При обробці шатунних шийок, шпонкових канавок, отворів у фланці колінчатого вала, масляних канавок виникає необхідність у строго певній кутовій орієнтації вала. У цьому випадку, вал повинен бути позбавлений всіх шести ступенів вільності.
Послідовність механічної обробки шийок залежить головним чином від того, які поверхні наплавляють. При цьому можливі такі варіанти:
1. Шийки не наплавляють, а шліфують під ремонтний розмір.
2. Наплавляють тільки шатунні шийки, а корінні шліфують під
ремонтний розмір.
3. Наплавляють тільки корінні шийки, а шатунні шліфують під ремонтний розмір.
4. Наплавляють і корінні і шатунні шийки.
5. Наплавляють корінні, шатунні, а також інші шийки, співвісні з корінними (шийку під розподільну шестірню, пасок під маховик і ін.).

Найбільш складним є п'ятий варіант, при якому вал двічі направляють у наплавочне відділення. У перший раз наплавляють всі поверхні, крім тих, які будуть використані як бази при виправленні центрових фасок. Поверхні, що залишилися, наплавляють після виправлення центрових фасок, після чого п'ятий варіант має однаковий маршрут із четвертим, з додаванням переходів, пов'язаних з обробкою наплавлених поверхонь, співвісних з корінними шийками.
Обробку колінчатих валів починають із виправлення центрових фасок. Необхідність виправлення обумовлена можливою їх деформації в процесі монтажу і розбирання валу, порушенням вірності їх взаємного розташування при експлуатації, наплавленні, виправленні тощо.
Центрові фаски найчастіше виправляють на токарному верстаті 1К62 з двох установок.
При першій установці вал закріплюють фланцем у патроні і шийкою під шестірню в люнет (схему базування див. на рис. 11 д). Фаски виправляють при ручній подачі розточувальним різцем, заточеним під кутом φ = 60°. Матеріал ріжучої частини різця Т15К6. Іноді для цієї мети використують зенковку діаметром 30 мм, виготовлену зі швидкорізальної сталі Р9 з кутом при вершині 2 φ = 60°.
Перехід виконують при частоті обертання валу 76- 200 хв-1.
Із цієї ж установки часто виправляють різьбу в отворі під храповик мітчиком відповідного розміру 2-го класу точності.
Другу установку виконують при закріпленні шийки під шестірню в патроні, а шейки під сальник у люнеті (схему базування див. на рис 11 г.) З цієї установки виправляють центрову фаску в отворі під підшипник.

Варто мати на увазі, що така послідовність установок умовна. Для зменшення переналагоджень верстата і оснащення цю послідовність установок доцільно чергувати.
При наявності межоперационных заділів можливий варіант обробки, при якому у всієї партії валів спочатку обробляються фаски з одного боку вала, а потім - з іншого.
Токарна обробка наплавлених поверхонь
Для термічно необроблюваних колінчатих валів токарну обробку не застосовують внаслідок високої твердості наплавленого шару. Токарній обробці піддають наплавлені шийки тих валів, які після наплавлення піддавалися глибокому відпуску або отжигу.
Шийки обробляють на токарних верстатах 1А62, 1К62, 1Д63 і ін. Завичай токарну обробку проводять у дві, а іноді і у три операції.
На першій операції вал встановлюють у центрах, використовуючи повідкову планшайбу (схеми базування див. на рис. 11 а, в) або трехкулачковый патрон (схему базування див. на рис. 11 д). Можливий також варіант базування по отвору під підшипник, торцю фланця з одного боку і центровій фасці з боку хвостовика вала (див. схему на рис 11 з).
Можливі три варіанти обробки корінних шийок:
1. Шийку обробляють у два переходи двома різними різцями
(правим і лівим), заправленим по радіусу галтелі.
2. Шийку обробляють за один перехід широким різцем, заправленим за формою правої і лівої галтелі.
3. Шийку обробляють у три переходи, спочатку прохідним, а потім правим і лівим галтельними різцями.
Більш продуктивним є другий варіант. Однак внаслідок недостатньої жорсткості оброблюваних валів від нього доводиться часто відмовлятися і вибирати перший і рідше третій варіанти. Матеріал, що рекомендується для резцов - ВК6М.
Режими різання залежать від типу колінчатого вала, його габаритних
розмірів, твердості і збалансованості. Межі режимів різання,
застосовувані при токарній обробці колінчатих валів, наведені в таблиці 5

 


Таблиця 5 - Режим різання при токарній обробці наплавлених
поверхонь колінчатих валів
Прохід Глибина різання, мм Подача, мм/об Швидкість різання, м/хв Число проходів
Чорновий 1,5-2 0,2-0,5 17-80 1
Чистовий 0,25-0,45 0,1-0,15 25-100 1
Припуск на шліфування залишають у межах 0,3- 0.5 мм на бік.
У кожному конкретному випадку ці режими уточнюють залежно від жорсткості колінчатого вала.
Важливо при токарній обробці корінних шийок дотримувати радіусів
галтелей, витримувати діаметральні і лінійні розміри шийок і лінійні розміри, що зв'язують положення шийок з базовим торцем колінчатого вала. Якщо не дотримувати останньої умови, то при складанніі буде порушений нормальний осьовий розбіг колінчатого вала.
Друга токарна операція полягає в обробці шатунних шийок. Цій операції завичай передує виправлення колінчатого вала по оброблених корінних шийках. Операцію виконують на токарному верстаті, установлюючи вал у центрозміщувачі і застосовуючи кутову фіксацію. Варіанти обробки шатунних шийок такі ж, як і при обробці корінних. Режими різання наведені в таблиці 5.
При токарній обробці шатунних шийок необхідно витримувати точність їх діаметральних і лінійних розмірів, радіуси галтелей, радіуси кривошипів, кутове розташування кривошипів та розташування шатунних шийок щодо базового торця колінчатого вала.
Радіуси галтелей виконують за допомогою різців відповідних
геометричних розмірів, радіуси кривошипів за допомогою центрозміщувачів.
Регульовані центрозміщувачі застосовують при серійному ремонті. Їх перевагою є можливість обробки різних типів колінчатих валів. Недолік - більша втрата часу при переналагодженні на новий радіус кривошипа і недостатньо висока точність радіуса кривошипа.
На підприємстві, що спеціалізується на ремонті певного типу колінчатих валів, а також на підприємстві із серійним ремонтом при наявності вільного устаткування доцільно застосовувати нерегульовані центрозміщувачі.
Положення шатунних шийок щодо базового торця впливає на вірність розташування поршнів у циліндрі, рівномірність зношування дзеркала циліндра і поршня та довговічність двигуна. Точність лінійних розмірів на заводах забезпечують налагодженням поперечних супортів. В умовах ремонтного виробництва при використанні токарних верстатів точність розташування шийок забезпечується по лінійці і лімбу, що може приводити до браку.
Шліфування шийок
Шліфування шийок колінчатих валів буває трьох видів:
1. Шліфування термічно оброблених валів після обточування
2. Шліфування термічно неопрацьованих колінчатих валів після
наплавлення під легованим флюсом (шліфування по кірці)
3. Шліфування під ремонтний розмір.
Перші два види шліфування зазвичай поділяють на чорнове і чистове.
Шліфування під ремонтний розмір найчастіше виконують в одну операцію. Ремонтні розміри визначаються розмірами вкладишів, що випускають промисловістю.
Одноіменні шийки (шатунні або коренні) шліфують під один розмір. Однак при відхиленні діаметра однієї із шатунних шийок від діаметра інших більш ніж на 0,4мм при індивідуальному ремонті допускається шліфування однієї цієї шийки під наступний ремонтний розмір.
При шліфуванні збірних колінчатих валів дозволяється знімати противаги. Для того щоб не порушити балансування колінчатого вала, противаги розмічають так, щоб при складанні всі деталі, що до них відносяться були встановлені на колишнє місце.
До шліфування приступають тільки після усунення всіх дефектів колінчатого вала.
Найбільш часто в ремонтній практиці для шліфування шийок застосовують шліфувальні верстати 3420, 3423, ЗА423, ЭН-42.
Для колінчатих валів двигунів СМД-14, Д-240, Д-50, ГАЗ-53 і ЗИЛ-130 застосовують також спеціалізовані верстати ХШ2-12 (для корінних шийок) і ХЩ2-01 (для шатунних шийок).
Верстат ЗА423 є широкоуниверсальным, придатним для шліфування як корінних, так і шатунних шийок колінчатих валів майже всіх двигунів.
Шліфують спочатку корінні шейки і всі інші, що перебувають на одній осі з корінними, а потім шатунні. На деяких підприємствах, де застосовують зміцнення галтелей накочуванням, прийнятий зворотний порядок шліфування.
При шліфуванні корінних шийок використають два варіанти базування:
по схемах, показаним на рисунках 11д і 11а.
Перший варіант вимагає попереднього шліфування шийки під розподільчу шестірню і зовнішню цилиндричну поверхню фланця. Тому найчастіше користуються іншим варіантом, тобто встановлюють вал у центрах так, щоб радіальне биття шийки під розподільчу шестірню не перевищувало 0,03мм, а фланця під маховик – 0,05 мм.
Перед шліфуванням шліфувальний круг правлять алмазним олівцем, закріпленим в оправці, при рясному охолодженні емульсією.
Циліндричну частину кола правлять, переміщуючи оправку з алмазним олівцем у горизонтальній площині, а галтелей - хитанням оправки з олівцем у цій же площині. Бічні площини кола оброблюють до необхідної ширини при поперечній подачі шліфувальної бабки.
Послідовність шліфування корінних шийок може бути різна.
Шліфування шатунних шийок зазвичй виконують на іншому верстаті, обладнаному центрозміщувачами, що забезпечують співпадання осей шатунних шийок з віссю обертання верстата. При централізованому ремонті застосовують жорсткі (нерегульовані) центрозміщувачи.
Встановлення колінчатого вала та шліфування шатунних шийок у жорстких центрозміщувачах виконують у такій послідовності. Планшайби передньої і задньої бабок верстата стопорять висувними фіксаторами. Колінчатий вал встановлюють на вкладиші центрозміщувачей, а потім зміщають в осьовому напрямку вправо (рис. 12 - положення вала показане пунктирною лінією) до упору у ведений патрон. Потім вал вручну повертають до такого положення, при якому фрезерована площадка першої щоки розташовується проти відповідного фіксуючого виступу ділильної скоби.

Рисунок 12. Положення колінчатого вала в патронах верстата при шліфуванні у жорстких центрозміщувачах.
Після цього колінчатий вал зміщують уліво до зіткнення із провідним патроном, повертають його до упору фіксуючого виступу ділильної скоби у фрезеровану площадку щоки вала і закріплюють затискними пристроями обох патронів. Планшайби знімають із фіксаторів і шліфують дві шатунні шийки, осі яких співпадають з віссю обертання шпинделя верстата.
По закінченні шліфування верстат зупиняють, обидві планшайби встановлюють на фіксатори, а затягування затискних болтів послабляють. Вал зрушують вправо, повертають на 120°, зрушують уліво, повертають до упору фрезерованої площадки щоки в наступний виступ ділильної скоби, після чого кріплять затискними пристроями патронів. У результаті цього вісь обертання шпинделя верстата співпадає з віссю наступної пари шатунних шийок, що шліфують так само, як попередню.

Рисунок 13. Шаблони; а — для установки колінчатого вала по зношених шатунних шийках; б — для дотримання паралельності осі шийок поверхням напрямним станини; в — для установки колінчатого вала по прошліфованих корінних шийках.
При регульованих центрозміщувачахх установку вала перевіряють по
одній із шатунних шийок шаблоном, виконаним у вигляді
призми, що переміщається у вертикальному напрямку.
Шаблон (рис 13а), що посчається з верстатом, призначений для установки колінчатих валів двигунів всіх марок по зношених шатунних шийках, але він не забезпечує збереження радіуса кривошипа колінчатого вала. Щоб не змінювати радіус кривошипа, користуються шаблоном (рис.13в), за допомогою якого зношені шатунні шийки встановлюють по прошліфованим корінним. Відстань від основи до осі нерухомої призми в цього шаблона дорівнює висоті центрів верстата плюс радіус кривошипа вала, що шліфує. Можна також у вертикальній площині встановлювати вал за допомогою шаблона з рухом призмою (рис 136), хоча він призначений головним чином для дотримання паралельності осі шийок поверхням напрямних станини.
При шліфуванні шатунних шийок необхідно, щоб їх осі були паралельні осям корінних шийок. Для цього колінчатий вал встановлюють на верстаті так, щоб вісь корінних шийок була паралельна осі центрів верстата. При цьому повинен бути витриманий радіус кривошипа. Щоб забезпечити обидві умови, крайні корінні шийки встановлюють по вимірювальних лінійках на планшайбах або по шаблону (рис 13 б). Обидві крайні корінні шейки повинні розташовуватися на однаковій висоті над станиною верстата. Відстань від осі центрів верстата до осі корінних шийок вала повинне дорівнювати радіусу кривошипів. Якщо радіус відповідає заданому, то установка на цьому закінчується і можна шліфувати шатунні шейки. Однак така установка не гарантує розташування геометричних осей всіх шийок колінчатого вала в одній площині (для плоского вала) або під заданим кутом (120° для автомобільних колінчатих валів). Точну кутову координацію шатунних шийок не можна одержати по зношених корінних шийках вала.
Конструкція регульованого центрозміщувача передбачає можливість такої координації. Для цього після установки вала по радіусу кривошипа і суміщення шатунних шийок однієї сторони вала з віссю шпинделя верстата послабляють затягування болтів, виводять фіксатор із гнізда і провертають вал разом з патронами навколо осі центрозміщувача до необхідного положення. Індикатор 3 (рис 14) служить для точної перевірки співпадання осей патронів на центрозміщувачах. Після цього патрони знову ставлять на фіксатори і затягують болтами.

Рисунок 14. Схема установки колінчатого вала на верстаті для обробки шатунних шийок
а— загальний вид установки; б - вивірка установки вала рухомою призмою; в - вивірка радіуса кривошипа і дотримання паралельності осей корінних шийок і шпинделя верстата; 1 — центрозміщувач; 2— колінчатий вал; 3 - індикатор.
Після установки колінчатий вал урівноважують противагами і приступають до шліфування. Шліфують шатунні шийки попарно.
Шатунні, так само, як і корінні шейки, можна шліфувати як за допомогою поздовжньої, так і поперечної подач.
Спосіб поперечної подачі більше продуктивний, однак він вимагає, щоб ширина кола точно відповідала довжині шліфує ли, що. При цьому способі погрішності форми мають більші числові значення, що вимагає більше частого виправлення кола. Крім того, застосування радіальної подачі часто обмежується недостатньою твердістю вала, що шліфує.
Шийки колінчатого вала шліфують алундовими або електрокорундовими, на керамічному зв'язуванні, шліфувальними колами зернистістю 16-60; твердістю СМ2, З1,З2, СТ1 і СТ2.
Режими шліфування: окружна швидкість шліфувального кола - 25- 35 м/с, окружна швидкість шліфує поверхні 18-25 м/хв при шліфуванні корінних шийок 7-12 м/хв при шліфуванні шатанных шийок: поперечна подача кола при чорновому шліфуванні 0,02-0,03 мм, при чистовому - 0,003- 0,006 мм; поздовжня подача 7-11 мм на один оберт вала. Шліфувальні кола рекомендується правити після шліфування одного-двох колінчатих валів.
Для запобігання появи мікротріщин при шліфуванні застосовують рясне охолодження. Струмінь охолодної рідини повинен повністю покривати робочу поверхню шліфувального кола. Як охолоджувальну рідину використовують 3-4%-ний розчин кальцинованої соди або емульсію (10г емульсованого масла на 1л води)
На шліфованій поверхні не повинне бути рисок і чорновин.
При шліфуванні шийок конусность і овальність не повинні перевищувати 0,015 мм і повинна бути забезпечена точність діаметральних розмірів, тому що під наступну обробку залишають припуск усього 0,005 мм, Перед поліруванням шийок раздзенковують і полірують гострі краї масляних каналів і упрочнюють галтелей.
Зміцнення галтелей
При шліфуванні під ремонтний розмір, а також при різних способах відновлення колінчатих валів їх втомлююча міцність знижується. Відновити втомлюючу міцність колінчатих валів застосуванням термічної обробки неможливо, тому що втомлюючі дефекти на поверхні у вигляді мікротріщин при цьому не усуваються, а збільшуються внаслідок проникнення в них газів, утворення окалини і т.д. Крім того, при загартуванні шийок струмами високої частоти загартована зона на шейках перебуває на відстані 6-8 мм від щік, а галтелі, будучи небезпечним перерізом, залишаються незагартованими. Тому втомлюючі руйнування в зоні галтелей — одна із частих причин поломок колінчатих валів.

Рис. 16 Двухроликовий пристрій для зміцнення (обкатування) галтелей на шатунних шийках колінчатих валів (конструкція НИИАТ):


а-загальний вид пристрою, б-форма ролика із твердого сплаву Т15ДО6, (φ-угол конуса; R-радіус ролика 22,5—25,0 мм; r— радіус закруглення (виконують по радіусу галтелі); 1 — болт, 2 -рукоятка, 3-шарикопідшипник.;4— штанга; 5, 11,14 і 16-осі, 6 — манометр; 7 — кисневий редуктор, 8— кран;
9 — пневмокамера; 10 — шток, 13 —шатун; 15— притискний кронштейн; 17 і 19 — зміцнювальні ролики, 18 — шейка колінчатого вала: 26 — кронштейн.
У зв'язку із цим, особливого значення набувають способи зміцнення
пов'язані із пластичним деформуванням зміцнювальних поверхонь. До таких способів відносятся механічна й віброгідравлічна чиканка, обкатування роликами, электро- і термомеханічна обробка. У більшості
випадків способи зміцнення дозволяють підвищити втомлюючу міцність валів до рівня нових, а іноді й підвищити її па 15—50%.
Найбільш простим, доступним і ефективним способом зміцнення колінчатих валів є накочування галтелей роликами із твердого сплаву за допомогою двухроликового пристрою. На малюнку 16 показано пристрій, призначений для зміцнення (обкатування) галтелей шатунних шийок колінчатих валів.
Механізм пристрою складається з підстави 12, яке може обертатися в горизонтальній площині навколо осі 11 (підставку встановлюють на каретці токарського верстата 1ДО62 у місці кріплення рухливого люнета), шатуна 13, що разом з механізмом може гойдатися у вертикальній площині навколо осі 14. До шатуна за допомогою осі 5 прикріплений упрочняющий механізм, що включає штангу 4 з упрочняющим роликом 19 і підтримуючим шарикопідшипником 3. кронштейн 20 кріплення ролика 19, болт 1 кріплення кронштейна 20 і рукоятку 2 для установки пристрою на шийку 18 колінчатого вала.
Зміцнювальні ролики 17 і 19 притискаються до галтелей шийок за допомогою стисненого повітря, що надходить від пневмокамери 9 (гальмової камери автомобіля ЗИЛ-164). Зусилля передасться через шток 10. вісь 16 і кронштейн 75. Повітря в пневмокамеру 9 подається через кисневий редуктор 7. манометр 6 за допомогою крана 8. Колінчатий вал установлюють першою корінною шийкою в патрон верстата і отвором для підшипника в сьомій корінній шийці в центр задньої бабки. Після притиснення зміцнювальних роликів включають верстат, при цьому частота обертання колінчатого вала повинна бути в межах 40-60 про/хв. Тиск роликів на жолобнику досягає 8000-8500Н (800-850 кгс). Час зміцнення (обкатування) 0,12-0,18 хв. Повне зміцнення галетелей на всіх шатунних шейках виконують за 2,5- 3 хв.
Зміцнювальні ролики 17 і 19 розташовані під певним кутом і перебувають з різних сторін шийки вала, що дозволяє обкатувати відразу обидві галтелі по всій їхній поверхні в заданих радіусах і, крім того їх можна установлювати на галтелі, зміщаючи пристрій вправо або вліво по осі зміщнювальної шейки й повертаючи навколо осі 11, поки не зникне зазор між зміцнювальними роликами й щоками колінчатого вала.
Ролики виготовляють зі сталей Х12М, Х12Ф1, Х68Ф и термічно обробляють до твердості НRС 61-63. Профільні ділянки роликів перевіряють на проекторі й полірують.
Галтелі і шийки колінчатого вала обкатують на токарному верстаті 163, Головку за допомогою важелів кріплять до роликового візка, що вільно переміщається по напрямних, закріпленим на супорті верстата. Роликовий візок забезпечує зворотно-поступальний рух головки при обкатуванні шатунних шийок.
При обкатуванні колінчатий вал одним кінцем установлюють у повідковому патроні, а інший кінець залишається вільним. З обох сторін зміцнювальної шийки встановлюють люнети, така установка зменшує деформацію вала при обкатуванні.
Шейки вала упрочняют у пристосуванні описаної конструкції при зусиллі на ролики 17-25кн.
Особливо ефективним є зміцнення жолобників роликом з хитним профілем. Ролик виготовляють так, щоб площина його симетрії була розташована під невеликим (0° 2О':—0° 30) кутом до площини дії зусилля, що притискає, при обкатуванні. Радіус закруглення робочого профілю ролика вибирають менше (на 10-15%) мінімального радіуса кривизни зміцнювальної галтелі.
Завдяки такій конструкції робочий профіль ролика за один оберт при обкатуванні переміщається по утворюючій галтелі від крапки її сполучення із циліндричною частиною до крапки переходу в бурт або щоку. При такім обкатуванні в порівнянні зі звичайним досягається додатковий приріст міцності колінчатого вала на 15-20%. Шорсткість поверхні жолобника-9- 10-го класу.
У зв'язку з тим, що усталостные тріщини майже у всіх колінчатих валів
виникають спочатку на шатунних шийках, можна зміцнювати тільки галтель шатунних шийок і ділянки кромок масляних отворів, від яких часто розвиваються тріщини.
Після зміцнення галтелей шатунних шийок спостерігається деяка деформація колінчатих валів. Тому для її усунення рекомендується наступна технологічна схема відновлення шийок: наплавлення корінних, а потім шатунних шийок. Попереднє шліфування шатунних і потім корінних, остаточне шліфування шатунних шийок і їхнє зміцнення, виправлення вала, остаточне шліфування корінних шийок. При такому порядку наплавлення й обробки невеликі деформації валів усувають при остаточній обробці корінних шийок, а при значних деформаціях- звичайної.
Для усунення деформацій, що виникають в наслідок обкатування галтелі, при шліфуванні шийок під ремонтний розмір необхідно дотримувати такої технологічної схеми обробки валів: шліфування шатунних шийок під ремонтний розмір, зміцнення галтелей шатунних шийок, перевірка корінних шийок на биття і якщо необхідно, виправлення до необхідної співвісності, шліфування корінні шийок під ремонтний розмір, полірування всіх шийок до необхідного класу шорсткості.
Різновидом зміцнення роликами є зміцнення з нагріванням змуцнювальної поверхні. Цей спосіб називається термомеханічним зміцненням. Він розроблений під керівництвом професора І. А. Бегагоена. Сутність його полягає в тім, що зміцнюєма поверхня перед накочуванням нагрівають (электроконтактним, індукційним або газопламенним способами) до 350— 500° С. Зусилля накочування при цьому повинне бути зменшене приблизно на 15%. Сполучення механічних і теплових режимів дозволяє в порівнянні зі звичайним накочуванням одержати додатковий приріст втомлюючої міцності вала на 5-20%.


Полірування й суперфінішування шийок
В умовах дрібносерійного ремонтного виробництва шейки колінчатих валів полірують на токарських верстатах, використовуючи універсальні пристосування з полірувальними хомутами.
Тиск полірувальних хомутів на шейки колінчатого вала контролюють за допомогою спеціального пристрою. Цей тиск повинен бути в межах 100-120Н
Як поліруючий матеріал застосовують пасту ГОИ, або алмазну пасту, що накладають або наность тонким шаром на фетрову стрічку хомутів.
Тривалість полірування при частоті обертання колінчатого вала 150 об/хв перебуває в межах 3-5 хв.
При серійному й масовому ремонтах колінчатих валів шейки полірують на спеціальних полірувальних верстатах і стендах.
На однойменні шейки колінчатих валів надягають щільноприлягаючі захвати, що утримуються стягуючими пружинами. Захвати
двошарові, верхній шар-сталева стрічка, нижній-шкіра, натерта дрібнозернистою пастою. Крім цього, застосовують еластичну алмазну стрічку, що дозволяє одержувати високу якість поверхні при одночасному підвищенні продуктивності праці.
Для полірування й доведення шийок колінчатих валів двигуна ГАЗ-51 застосовують верстат ПВК.01-71, на якому можна одночасно обертати вал і створювати зворотно-поступальне коливання вала. При цьому цикли обертання й поступального руху не однакові й не кратні один іншому. Колінчатий вал, установлений у центрах верстата, робить 95 об/хв, ексцентрик, що забезпечує зворотно-поступальні коливання вала,—143 об/хв, а шийка вала переміщається уздовж осі на 6 мм. Питомий тиск на стрічку під час доведення шейки 0,035—0,040 МПа (0,35—0,40 кгс/см2). Тривалість полірування одного вала 30-35 сек. Завдяки такій кінематиці відполіровані шейки не мають кільцевих рисок, а
шорсткість поверхні відповідає 8-9 класам. При використанні цього верстата продуктивність праці підвищується в 4,3 рази.
Для доведення шийок колінчатих валів в умовах крупносерійного й масового ремонтів замість полірування часто застосовують суперфінішування, що представляє собою метод особливо чистої обробки зовнішніх циліндричних поверхонь. Суперфінішування виконують головкою, оснащеної абразивними брусками. При цьому процесі використають три види руху: обертання колінчатого вала, поздовжнє переміщення (подача) і коливальний рух брусків уздовж осі шейки. Головним робочим рухом є коливальний рух головки (2-6 мм) з абразивними брусками (мал. 17). При суперфінішуванні застосовують так званий принцип неповторюваного сліду, що полягає в тім, що кожне окреме зерно абразиву не проходить двічі по тому самому шляхи.
Питомий тиск абразивних брусків мало, тому поверхня при обробці не нагрівається, а тільки зрізуються гребінці, що залишилися після шліфування.
Охолодна рідина при суперфінішуванні, крім охолодження, також змазує оброблювану поверхню. Звичайно застосовують суміш гасу з маслом.

Рис. 17. Схема суперфінішування.
При шліфуванні колінчатих валів під суперфінішування залишають припуск 0,005 мм, що приблизно відповідає висоті мікронерівностей. Погрішності форми (овальність, конусность) у процесі суперфінішування не усуваються.

Суперфінішування в порівнянні з поліруванням забезпечує більше високі експлуатаційні властивості поверхонь. Зокрема, при обробці загартованої сталі суперфінішування підвищує мікротвердість поверхневого шару. Крім того, поверхня, оброблена за принципом неповторюваного сліду, краще втримує масляну плівку, що в 1,2-1,5 рази підвищує зносостійкість шийок. Особливо ефективним є суперфінішування алмазними брусками АБХ8хЗхЗЗ, М-100.
У процесі суперфінішування не слід спирати абразивні бруски в щоки колінчатого вала.
Для суперфінішування застосовують наступні верстати.
1. Спеціальний напівавтомат 3875К зі змінними налагоджен- нями для обробки колінчатих валів двигунів СМД-14, Д-50, Д-240, Д-37М, Д-48Л, Д-65Н.
2. Спеціальний спрощений верстат-головка СШ-301
(установлюється на верстат ЗА423) для обробки колінчатих валів
двигунів Д-16, Д-21, Д 108, А-41М, А-01М. СМД-60, ЯМЗ-238НБ, ЗИЛ-130,
ГАЗ-53.
3. Верстат СШ-1 для суперфінішування шийок колінчатих валів
двигунів ГАЗ-51 і ЗИЛ-120 зі змінними налагодженнями на кожний вал.
Суперфінішування виконують при частоті обертання вала 31; 61 об/хв і число подвійних ходів осцилирования 400; 200 у хвилину.
Шорсткість поверхні при шліфуванні 7-8-й клас, при поліруванні й суперфінішуванні-9-10-й клас.
Шорсткість поверхонь шийок на робочих місцях контролюють, не знімаючи колінчатий вал з верстата, методом порівняння з еталонами.
Операція полірування або суперфінішування є завершальною операцією механічної обробки ремонтуемого вала. Їй піддають всі 100% валів, що надходять у ремонт.

2.5. Ремонт і відновлення інших елементів колінчатого вала
Ремонт і відновлення отворів
У різних конструкціях колінчатих валів зустрічаються наступні різновиди отворів: отвору під підшипник муфти зчеплення, отвору під штифти для кріплення маховика, отвору масляних каналів.
Поверхні отворів під підшипники й штифти повинні відповідати 2-му класу точності, а шорсткість-7-му класу.
Отвору під підшипник відновлюють одним з наступних методів: постановкою втулки, вибродуговой наплавленням, наплавленням у середовищі вуглекислого газу, электроискровым нарощуванням.
Частіше інших застосовують метод постановки втулки. Для цього гніздо під підшипник розточують на токарському верстаті. Вал 3 (мал. 18) установлюють шийкою під шестірню в кулачковий патрон 2 і задньою корінною шийкою в люнет 1. Точність розточеного отвору 3-го класу.

Рис. 18. Схема установки колінчатого вала на токарському верстаті для обробки гнізда під підшипник
1-люнет; 2 — кулачковий патрон; 3 — колінчатий вів; 4— індикатор.
У підготовлене гніздо запресовують втулку під пресом за допомогою спеціального оправлення. Після запресовування вал знову встановлюють на токарський верстат і выверяют індикатором по задній корінній шийці з точністю 0,03 мм. Потім підрізають виступаючий торець втулки заподлице з торцем фланця, розточують за кілька проходів отвір і знімають фаску.

Отвір, що розточує, контролюють за допомогою індикаторного нутромера.
Товщина втулки після розточування повинна бути 2-4 мм. Поверхня отвору повинна бути чистої, овальність і конусность допускається не більше 0,02- 0,03 мм, биття щодо корінних шийок вала-ні більше 0,03 мм.
Зношені отвори у фланці під штифти кріплення маховика обробляють під ремонтний розмір. Операцію звичайно виконують на вертикально-свердлильному верстаті зенкерованием і розгортанням розгорненням зі швидкорізальної сталі.
При обробці отворів варто мати на увазі, що діаметр їх збільшений через розбивку отворів штифтами під дією відцентрових сил, що діють на маховик. Тому для відновлення колишнього положення осей отворів зенкер примусово направляють за допомогою накладних кондукторів.
При незначній розбивці отворів обходяться тільки розгортанням по кондукторі без попереднього зенкеровання.
Гострі крайки масляні каналів, що виходять на поверхню шийок, є причиною задирав на вкладишах. Як у процесі шліфування під ремонтний розмір, так і в процесі відновлення шийок наплавленням поява гострих крайок у цих місцях неминуче. Тому незалежно від виду ремонту фаски масляних каналів повинні бути оброблені до шорсткості не нижче 7-го класу.
У наплавлених валах після токарської оброби або попереднього шліфування на свердлильному верстаті пробивають глиняні заглушки в масляних каналах і зенкеруют отвору на глибину 4—5 мм твердосплавним зенкером при ручній подачі. Швидкість різання-15-25 м/хв.
Якщо вал шліфують під ремонтний розмір, то перед шліфуванням поглиблюють фаски й зачищають їх за допомогою переносної шліфувальної машинки. Перед поліруванням шийок рекомендується полірувати фаски.
У процесі ремонту й відновлення колінчатих валів масляні канали піддаються технологічним забрудненням. У них можуть залишитися шматочки вогнетривкої глини або графіту, стружка, залізний порошок суспензії, масло, емульсія й інші забруднення. Ці забруднення необхідно ретельно видаляти, тому що вони служать причиною підвищеного зношування шийок в процесі експлуатації.
Ремонт і відновлення фланця
Більшість колінчатих валів оснащено фланцем, призначеним для кріплення маховика. Основні дефекти фланців: зношування й порушення геометричної форми посадкового діаметра, радіальне й торцеве биття, зношування й розбивка отворів під штифти кріплення маховика.
Зношування й порушення геометричної форми усувають наплавленням і обробкою наплавлених поверхонь на токарському й шліфувальному верстатах.
Точність посадкового діаметра фланця в більшості випадків повинна відповідати 2-му класу, а шорсткість торця фланця-6-му класу.
Торцеве биття фланця усувають проточуванням його на токарському верстаті. При цьому знімають минимальною товщину металу (0.1—0,2 мм). Таблиця 6. Режим токарської обробки фланця.

Режим обробки обробка
Поверхні фланця Торця фланця
Частота обертання деталі, об/хв
Подача, мм/об
Число проходів 200
0,3
2-3 400
0,3
1
Режими, що рекомендують, при обробці фланця наведені в таблиці 6.
Якщо вал неодноразово ремонтували, то після декількох підрізанні товщина фланця може вийти за межі мінімально припустимої. У цьому випадку торець фланця наплавляють. Після наплавлення необхідно обробити не тільки торець і поверхню фланця, але й отвору під болти й штифти кріплення маховика незалежно від їхньої точності. Процес ремонту в цьому випадку ускладнюється . Тому від цих операцій найчастіше відмовляються й такі вали вибраковують.

Ремонт і відновлення різьби.
Різьбу відновлюють при її зношуванні або зриві більше двох ниток. На колінчатих валах нарізають різьблення:
1)зовнішню від М64х2 до М105х1,5
2)внутрішню:
а) у фланці від М 12х1,25 до М20х1.5;
б) під шків від М12х1.5 до МЗЗх2;
в) під пробки гревловлювачів від М 16х1.5 до МЗЗх1.5:
3) маслосгонную висотою від 1,5 до 2,3 мм.
Зовнішнє різьбу звичайно не нарізають під ремонтний розмір. Тому неї відновлюють наплавленням металу на зношені ділянки. Перед наплавленням попередньо зточують стару різьбу, тому що при наплавленні вона згоряє й у вигляді шлакових включень засмічує наплавлений шар металу, що може привести до викрашування різьблення. Товщина наплавленого шару повинна бути достатня (припуск 2-3 мм на сторону) для того, щоб одержати чисту різьбу.
Таблиця 7. Нормальні й ремонтні розміри внутрішнього різьблення


Розмір різьблення Необхідний діаметр отвору під ремонтне різьблення, мм
нормальний ремонтний
М12 1,5
М16 1,5
М18 1,5
М22 1,5
М24 2
М27 1,5
М27 2
М33 2
М14 1,5
М18 1,5
М20 1,5
М24 1,5
М27 2
М30 1,5
М30 2
М36 2

12,4
16,4
18,4
22,3
24,8
28,3
27,8
33,7
Після наплавлення вал проточують і різьовим різцями нарізають різьблення нормального розміру ( за 4-7 проходів) при швидкості різання 10-12 м/хв. Різьблення в отворах відновлюють одним з наступних способів:
1) розточуванням отвору й нарізуванням нового різьблення ремонтного розміру;
2) розточуванням отвору й постановкою різьбової пробки
у якій нарізають різьблення зменшеного або нормального розміру;
3) заваркою отвору, свердлінням і нарізуванням різьби зменшеного розміру.
У практиці ремонту колінчатих валів частіше інших застосовують перший спосіб.
Нормальні й ремонтні розміри різьб і діаметр розточування під різьбу в отворах під шків нарізають на токарських верстатах внутрішніми різьбовими різцями або мітчиками. Різьбуив отворах фланця й на щоках під пробки гбрудовловлювачів нарізають мітчиками на вертикально-свердлильних верстатах, а при індивідуальному ремонті - вручну.
При зношуванні маслосгонної різьби до глибини, менш припустимої без ремонту, неї поглиблюють різцем до нормальної глибини (за 3-5 проходів), а різьбову шийку шліфують до виведення слідів зношування.
При індивідуальному ремонті зовнішню поверхню маслосгонної різьби проточують до виведення задирів, обробляють різцем спеціального профілю до нормальної глибини й зачищають наждаковою шкуркою.
Допускається виготовлення нових різьбових отворів у фланці, зміщених стосовно старого на 30°.
Ремонт і відновлення шпонкових канавок і шліців.
Спосіб ремонту шпонкових канавок багато в чому залежить від масштабу виробництва. При індивідуальному ремонті, де допускається припасування деталей по місцю, відновлення шпонкової канавки зводиться до того, що окремі забоины на гранях канавок знімають напилком.
При великій розробці канавки збільшують ширину її на 10-15% і
ставлять ступінчасту шпонку. Для цього використають універсально-фрезерний верстат. Обробляють канавку дисковими або кінцевими шпонковими фрезами в пристосуванні.
При відновленні шпонкової канавки під розподільну шестірню необхідно зберегти її колишнє місце розташування, тому що від нього залежить правильність газорозподілу в циліндрі двигуна. Зсув осі шпонкової канавки щодо діаметральної площини допускається не більше 0.075 мм.
Якщо шпонкова канавка зношена настільки, що збільшення її ширини вже неприпустимо, то стару канавку заварюють і на валу розмічають і фрезерують нову.

Рис. 19 Геометричні параметри шпонкових канавок колінчатих
валів.
В умовах централізованого ремонту необхідно зберегти принцип взаємозамінності шпонкових з'єднань, тому зношені шпонкові канавки відновлюють заваркою й фрезерованием нової канавки. Шпонкову канавку на шейку під шків вентилятора допускається фрезерувати в новому місці. Зсув осі шпонкової канавки стосовно осі вала допускається не більше 0,1 мм.
Розміри і форму шпонкових канавок перевіряють штангенциркулем або шаблоном, а розміщення канавки на валу - рейсмусом Бічні стінки Шпонкових канавок повинні бути чистими, рівними й паралельними площини симетрії вала.
При відновленні шпонкових канавок необхідно витримувати не тільки розміри, але й відстань їх до торця першої шийки
На малюнку 28 показані геометричні параметри шпонкових канавок колінчатих валів, а в таблиці 26 наведені розміри, що витримують при відновленні шпонкових канавок.
При невеликому зношуванні шліців по ширині їх роздають, використовуючи найпростіші пристосування (рис 20). Для цього посередині шліца на всій його довжині чеканять канавки, у результаті чого ширина шліца збільшується.

Рис. 20 Відновлення шліців карбуванням:
1— карбування: 2—шлицевая втулка; 3 — відновлюваний вал.
Потім цю канавку заварюють і шліци шліфують. Якщо шлицевая поверхня вала загартована, перед карбуванням її отжигают, а після шліфування гартують.
При великому зношуванні шліци відновлюють наплавленням, МОЖНО заварити суцільно або наплавити тільки їх бічні поверхні.
Заварюють вручну електродом Э50А діаметром 3 мм, використовуючи постійний струм зворотної полярності 160—180 А при напрузі 24—26 Б5 або автоматично під шаром легуючого флюсу АН-348 дротом II класу при струмі 170—190 А и напрузі 25—26 У.
Автоматичне наплавлення виконують на токарському верстаті, застосувавши наплавочну головку А-580М. Вал при цьому залишається нерухомим, а наплавочній головці повідомляють рух подачі уздовж осі колінчатого вала. Після кожного проходу вал повертається в ділильному пристосуванні на кут, що відповідає одному шліцу.
Наплавлений у такий спосіб колінчатий вал, володіючи високої твердістю бічних поверхонь шліців, не може бути оброблений фрезерованием, тому його попередньо піддають отжигу при 860—900° С. Отжиг виконують після наплавлення шийок.
Після отжига вал проточують, шліци фрезерують на фрезерному верстаті, гартують струмами високої частоти при 900—920° С до твердості НRС 50— 56 і шліфують.
2.6. Балансування й сучасні методи контролю колінчатих валів
Балансування
У процесі експлуатації й ремонту двигунів порушується збалансованість колінчатих валів, тому балансування необхідно виконувати в такому ж обсязі, як і при виготовленні деталей. Варто мати на увазі, що збільшений дисбаланс колінчатого вала погіршує роботу двигуна. Установлено, що після ремонту й відновлення дисбаланс колінчатих валів в 6-10 разів перевищує припустимий. Дисбаланс підвищується в результаті переходу на ремонтні розміри шийок колінчатого вала, зміни товщини фланця й розмірів отворів у ньому, зсуву осі маховика й зчеплення щодо осі вала й зміни його геометричних параметрів (кривизна, радіус кривошипа, кут між кривошипами й ін.).
Балансування колінчатих валів виконують перед остаточною (оздоблювальної) операцією. У цьому випадку краще зберігається стан поверхні шийок і зменшуються відхилення від правильної геометричної форми колінчатого вала. Після ремонту колінчатий вал доцільно піддавати балансуванню спочатку окремо, а потім у зборі з маховиком і зчепленням.
Відновлення балансування колінчатого вала після ремонту приводить до необхідності наплавляти метал в отвори в противагах, просвердлені при раніше, що проводилася балансуванні, або забирати метал висвердлюванням отворів або фрезерованием на противагах площадок.
Залишковий дисбаланс, заміряний посередине крайніх корінних шийок, не повинен перевищувати 30 г-см на кожному кінці вала.
Після цього доцільно проводити балансування колінчатого вала в зборі зі статично отбалансированными деталями: маховиком, натискним диском зчеплення з кожухом, веденим диском зчеплення й шківом вала.
Спочатку колінчатий вал балансують у зборі з маховиком. Дисбаланс усувають свердленням отворів у маховику. Залишковий дисбаланс колінчатого вала з маховиком щодо задньої корінної шийки не повинен перевищувати 40 р. див. Потім балансування продовжують у зборі зі зчепленням. Залишковий дисбаланс щодо середини задньої корінної шийки вала не повинен перевищувати 70 г-см.Припустимий залишковий дисбаланс для різних типів колінчатих валів колебрется в межах 15-120 г-см .
Для динамічного балансування колінчатих валів рекомендується використати універсальну балансувальну машину З4 моделі 4274. Ця машина призначена для динамічного балансування тіл обертання, центр ваги яких перебуває між опорами (колінчатий вал, колінчатий вал у зборі з маховиком і зчепленням, ротор електродвигуна й т.д.).
Динамічна балансувальна машина З4 дозволяє протягом 10-15 з послу пуску визначити з високим ступенем точності величину й місце положення дисбалансу колінчатого вала.
Накопичена помилка в масах окремих деталей, а також виробничі відхилення їхніх розмірів при ремонті або виготовленні приводять до збільшення дисбалансу двигуна.
Тому виникає необхідність балансування двигуна в зборі. Для цього створений стенд МА-9731. Він обладнаний свердлильними головками, які використають для виправлення неврівноваженості висвердлюванням отворів у маховику й шківі колінчатого вала. поверхні крайніх корінних шийок; непаралельність корінних і шатунних шийок, довжина всіх корінних і шатунних шийок; товщина фланця; торцеве биття фланця; різьблення під храповик; твердість поверхневого шару металу корінних і шатунних шийок.
Велика розмаїтість у типах і розмірах вступників у ремонт
колінчатих валів приводить до необхідності створення на ремонтних підприємствах універсальних легкопереналагоджуваних пристосувань і пристроїв для контролю якості деталей.
У зв'язку із цим авторами запропонований універсальний пристрій для контролю відремонтованих колінчатих валів.
Пристрій складається з підстави 1 (мал. 21), нерухомої стійки 2 з роликовою призмою 3, полки 4 для розміщення вимірювальних пристосувань і інструмента, рухливої стійки 7 з роликовою призмою 6, циліндричної балки 8 і механізму переміщення рухливої стійки з маховичком 9,

Рис 32. Универсально-переналаживаемое пристрій для контролю відремонтованих колінчатих валів:
1-підстава, 2-нерухома стійка, 3-роликова призма нерухомої стійки, 4 — полки для вимірювальних пристосувань і інструмента, 5— контрольований колінчатий вал, б — роликова призма рухливої стійки, 7-рухлива стійка; 8-циліндрична балка; 9— маховичок гвинта механізму переміщення.
Пристрій працює так. Контрольований колінчатий вал 5 установлюють крайніми шейками на призми 3 і 6. Завдяки обертанню в призмах на осях роликів колінчатий вал може легко повертатися для огляду й контролю різних поверхонь. Крім того, конструкція роликових призм дозволяє встановлювати колінчаті вали із шейками різних розмірів. Для установки колінчатих валів різної довжини переміщають призму б рухливої стійки. Змінне положення її щодо нерухомої стійки забезпечується переміщенням рухливий стійки по циліндричній балці. Рухлива стійка з'єднана із циліндричною балкою за допомогою широкої втулки (підшипника), розміщеної в припливі стійки, і втримується від повороту щодо осі балки довгої шпонкою розташованої на бічній поверхні балки. Рухлива стійка переміщається по балці обертанням маховичка, з яким з'єднаний розташований усередині балки гвинт механізму переміщення. При обертанні гвинта гайка механізму переміщається н надає руху кронштейну, що через поздовжній паз у балці з'єднаний з рухливою стійкою.
Для швидкого визначення положення рухливому стійкі на балці нанесені розподіли, а для фіксації положення передбачений стопорний пристрій — винт із маховичком і притискним черевиком. Балка розташовується в кронштейнах встановлених на основанні пристрою. Її довжина дозволяє встановлювати рухливу стійку на різній відстані від нерухомої стійки залежно від довжини контрольованих колінчатих валів.
Передбачено регулювання положення призм по висоті. Для цього переміщають циліндричні хвостовики призм 3 і 6 в отворах стійок 2 і 7. Положення призм по висоті фіксують чеками, що вставляють р поперечні отвори стійок і хвостовиків призм. Ці ж чеки не дозволяють призмам повертатися навколо осей хвостовиків і забезпечують орієнтоване положення призм щодо поздовжньої осі контрольованого колінчатого вала.
Розміри відремонтованого колінчатого вала перевіряють відповідно до технічних умов за допомогою граничних калібрів, контрольних пристосувань я інших вимірювальних засобів.
Найбільш розповсюдженими мікрометричними вимірювальними засобами для зовнішніх вимірі є мікрометри.

Рис 22 Схема перевірки биття торця фланця колінчатого вала:
]— призма: 2 — фланець колінчатого вала 3- індикатор; 4— універсальний штатив; 5-кутовий важіль.
Для контролю точності форми й взаємного положення поверхонь використають різні механічні й пружинні вимірювальні прилади.
До механічних приладів відкосяться мініметри й індикатори. Найчастіше в ремонтному виробництві застосовують індикатор нормального типу (типи I і II) із зубчастим передавальним механізмом .
За допомогою індикаторів і пристосувань до них можна вимірювати як розміри деталей, так і геометричну форму поверхонь і їхнє взаємне розташування, а також биття поверхонь, непаралельність осей шийок колінчатого вала й т.д.
При вимірі важільними скобами-пассаметрами користуються відносним методом виміру. Скобу набудовують по кінцевих мірах (плиткам) на нормальний розмір, наприклад шийки вала, а при вимірі по шкалі скоби фіксують відхилення фактичного розміру від нормального.
Межі показань шкали: ±0,08 і ±0,15 мм; вимірювальне зусилля 10±2-11±2 Н (1000±200-1100± 200 гс).
На малюнку 22 показана схема перевірки биття торця фланця 2 при обертанні встановленого на призмах 1 колінчатого вала. При контролі розмірів і відхилень від них використають також пневматичні, оптико-механічні й інші точні вимірювальні засоби. Для контролю шорсткості поверхонь ремонтуємих колінчатих валів використають еталони шорсткості, а для більше точної оцінки шорсткості - профілометри ПЧ-2 і ПЧ-3.
Межі використання еталонів - з 4-го по 10-й класи шорсткості. За допомогою профилсмеров можна більш точно визначити шорсткість поверхонь колінчатих валів.
Твердість шийок колінчатого вала контролюють твердомерами ТШ (типу Бринеля) і ТК-2 (типи Роквелла).
Колінчаті вали, признані в результаті контролю негідними бракують і повертають на доробку.

 


3 ПЕРСПЕКТИВИ ВДОСКОНАЛЮВАННЯ ПРОЦЕСІВ РЕМОНТУ Й ВІДНОВЛЕННЯ КОЛІНЧАТИХ ВАЛІВ
Надійність і довговічність ремонтируемых деталей машин підвищують різними методами. Основними з них є: застосування нових високоміцних і зносостійких матеріалів для відновлення поверхонь деталей, зміцнення деталей за допомогою спеціальних технологічні процесів упрочняющей обробки й створення регульованих мікрорельєфів на робочих поверхнях деталей.
Фізико-механічні властивості наплавленого металу можна поліпшити металургійними й технологічними методами.
Якість наплавленого металу металургійними методами поліпшують безпосередньо в процесі наплавлення за допомогою. г) надійного захисту зварювальної ванни й електродного матеріалу, що розплавляє, від шкідливого впливу середовища, 2) видалення шкідливих домішок з розплавленого металу і його легування.
Наплавлений метал захищають інертними або активними газами, а при наплавленні під шаром флюсу - рідкими шлаками, що сприяє видаленню шкідливих домішок з наплавленого металу й частковому легуванню металу
Для поліпшення якості й властивостей наплавляемого металу використають електродний дріт, легований марганцем (М), нікелем (Н), кремнієм (С), хромом (X), ванадієм (Ф), вольфрамом (В). Легування металу в процесі наплавлення здійснюється електродами з легованих сталей (15М2С, 18ГСА, ЗОХГСА, 50ХФА), електродами з порошкового дроту (типу ГТП-ЗХ2У8 ПП-Х12ВФ) і легуючим флюсом при наплавленні поверхонь під сдоем флюсу (буква позначає легуючий елемент, а цифра за букву-зміст цього елемента у відсотках}.
Легування наплавленого металу — ефективний засіб його упрочненртя з метою підвищення ресурсу експлуатації деталей. Наприклад. вибродутовая наплавлення деталей легованими сталями 50ХФА, 9ХС і ХВГ збільшує їхню зносостійкість у порівнянні з наплавленням углеродистой сталлю в 1,8—2 рази. Особливо значно збільшується зносостійкість при наплавленні високолегованими сталями й сплавами 4X13, Г13, 7X15ГС, 3Ч2У8,В15Ч17Н2.
Однак внаслідок схильності легованих сталей і сплавів до утворення тріщин при наплавленні усталостная міцність деяких відновлюваних деталей може знижуватися.
Так, при наплавленні колінчатих валів з легуванням наплавленого шару металу усталостная міцність може відповідати 30% міцності нових колінчатих валів
Із цього погляду цікавими властивостями обкладають дисперсійно сплави, що твердіють. Вони виконані на залізній основі й містять незначну кількість вуглецю, 15—30% кобальту й 10—20% молібдену або вольфраму; після наплавлення мають твердість НВ 300—400 і практично не мають схильності до утворення тріщин. Після відпустки при 550— 600° С вони здобувають високу твердість (до НRС 70) і підвищену зносостійкість.
Пеоспективной є наплавлення самоупоочняюшимися в процесі роботи деталей сплавами, наприклад, сталь 30X10М10 упрочняется при пластичному деформуванні поверхневого шару під дією робочих напруг. Внаслідок цього в кілька разів може бути підвищена зносостійкість деталей, відновлених наплавленням.
Однак при сучасному рівні розвитку техніки застосуванням розглянутих металургійних методів поліпшення якості наплавленого шару металу поки не можна підвищити міцність і зносостійкість деталей, відновлюваних наплавленням.
Для підвищення їхній усталостной міцності й зносостійкості можна уточнювати наплавлений метал з помошью технологічних методов. наприклад методом гарячого зміцнення із застосуванням термічної мулу хіміко-термічної обробки, методом холодного зміцнення наклепом, тобто
методом поверхневого пластичного деформування (обробка тиском), які завдяки створенню зміцненого поверхневого шару металу й оптимальних мікрорельєфів робочих поверхонь забезпечують достатню міцність, високу зносостійкість і працездатність деталей.
Застосування алмазно-абразивної й інших нових процесів обробки також підвищує продуктивність праці й надійність роботи колінчатих валів а період експлуатації.
Удосконалювання наплавочних процесів
Одним із засобів підвищення продуктивності наплавлення є наплавлення стрічковим електродом. При цьому способі можна нарощувати якісний шар металу шириною до 100мм і товщиною від 2 до 8 мм один прохід при глибині проплавления менш 1 мм.
Варто мати на увазі, що відновлювати деталі невеликого діаметра (50-70 мм) наплавленням звичайним стрічковим електродом товщиною 0,4-0.5 мм важко. Для відновлення таких деталей використають наплавлення тонкою сталевою електродною стрічкою товщиною 0,1- 0,3 мм.
Для цього розроблена нова конструкція приставки до автомата АДС-1000-2.
Приставка складається із двох роликів, що подають стрічку, / і 9 (мал. 23) , що направляють планок 2, токопровода 7 з контактуючими мідними губками 5 і напрямних 12 для центрування електродної стрічки 11. Вузли приставки кріплять до головки автомата шпильками. Ролики, що подають стрічку, установлюють на вали замість роликів для подачі дроту. Ролик 1 укріплений на хитному подвійному кронштейні 13 і притискається до ролика 9 пружиною 8 і гвинтом 10. Одна напрямна планка 2 прикріплена до корпуса головки болтом 3, інша може переміщатися горизонтально, що дозволяє змінювати зазор для проходу стрічки різної товщини. Надійність контакту електродної лекты з токопроводом одержують, стискаючи пружину 4 болтом 14 і поворотною планкою 15. До мідних губок токопровода приєднана клема 6

токоподводящего кабелю. Виліт електродної стрічки регулюють обертанням маховика.

Рис 23 Приставка для наплавлення сталевим стрічковим електродом.
1 і 9 ролики, що-подають, 2 - напрямної планки, 3-болт; 4- пружина,
5-мідні губки; 6-сполучна клема., 7 — токопровод, 8— притискна пружина, 10-регулювальний гвинт, 11-електродна стрічка, 12 — напрямні, 13-хитний кронштейн, 14— стяжний болт, 15 -поворотна планка.
Перебудова звичайної головки для наплавлення стрічкою займає 15-20 хв Маса приставки 4,7 кг. Для застосування стрічки різної ширини виготовлені приставки двох видів: одна для наплавлення стрічкою шириною 30-50 мм, інша шириною 30-ПО мм. Для наплавлення стрічкою товщиною ОД-0,2-0,3
мм приставка укомплектована профілюючими роликами, які гофрують стрічку для додання їй більшої твердості.
Використання стрічок малої товщини (0,1-0,3 мм) підвищує якість і продуктивність наплавлення валів.
Таблиця 8 Порівняльні дані основних техніко-економічних показників різних видів вибродуговой наплавлення

Показник Живлення від зварочних трансформаторів (змінний струм) Живлення від випрямлювачів (випрямний струм) Живлення від генераторів (постійний струм)
Середній к.п.д. джерела живлення 0,83-0,85 0,65-0,70 0,50-0,64
Відносна вартість джерела живлення,% 17-25 34-50 100
Відносна маса джерела живлення,% 30-35 55-60 100
Відносна площа джерела живлення,% 15-20 25-30 100
Витрати електроенергії на одиницю наплавленого металу,кВтч/кг 2,1-2,5 2,5-3,0 4,1-4,4
Досвід використання наплавочних процесів у ремонтній справі показує, що гарною перспективою розвитку володіє вибродуговая наплавлення. Цей метод простий, не вимагає дефіцитних матеріалів, дозволяє наплавляти на валах шар мегалла від 0,5 до 4 мм. При цьому методі деталь не випробовує відчутних деформацій, а твердість наплавленого шару може досягати HRC 50-58.
Завдяки вібрації електрода, низькій напрузі джерела струму й невеликої потужності у зварювальному ланцюзі досягають високої економічності процесу наплавлення. Крім того, можна вести наплавлення в будь-яких середовищах, у тому числі й під шаром флюсу, двухэлектродную наплавлення й наплавлення з використанням ультразвуку.
Останнім часом всі частіше починають застосовувати наплавлення з використанням змінного струму. Вибродуговая наплавлення на змінному струмі мають переваги перед наплавленням на выпрямленном і постійне струмі (табл.8)
Джерело живлення змінного струму дешевше н надійніше відносно
інших джерел струму, витрата электроенергии на одиницю маси наплавленого металу на змінному струмі також менше, ніж при постійному струмі.
При виборі режимів наплавлення необхідно враховувати наступні особливості: на змінному струмі наплавлення ведуть при підвищеній напрузі—22—24 B, процес наплавлення стійко протікає при швидкості подачі електродного дроту—1,5—1.8 м/хв; крок наплавлення—(1,6—2,0) dэл, мм/об (dэл—диаметр електрода).
Гарні результати як по якості наплавляемого шаруючи, так і по експлуатаційних характеристиках деталей отримані при наплавленні шийок валів порошковим дротом ПП-АН106 і ПП25х5ФМС-0.
При електровібродутовій наплавці зношених поверхонь валів порошковим дротом не потрібне застосування газів і флюсів. Розплавлений метал ізольований від повітря газом і шлаками, що утворяться при плавленні сердечника порошкового дроту - електрода.
Якість наплавляемого металу поліпшується завдяки легуючим елементам сердечника. Твердість шаруючи, наплавленого порошковим дротом ПП-АН106 або ПП-25х5 ФМС-0 досягає НRС 40-46, а дротом ПП-3х5М2М-О - HRC50.
Застосування ультразвукових коливань при вібродуговій наплавці дозволяє зменшити зміст розчинних у металі газів, що приводить до підвищення якості наплавленого шару. Найбільший ефект накладення ультразвуку одержують при двухэлектродной наплавленню, коли ванна в порівнянні з одноелектродним наплавленням більше й існує більше тривалий час.
З нових процесів найбільшої уваги заслуговує метод наплавлення плазменной дутої. Він характеризується високою температурою факела (8000—15 000° С) і більше широким діапазоном регулювання тепла, що вводить як у присадочный метал, так і у виріб.
Для одержання плазменной дуги служать плазменные пальника УМП-5-68, УМП-4-64 і ін. Залежно від схеми підключення до джерел живлення плазменные пальники підрозділяються на три типи: 1) із залежної (прямій) дугою, 2) з незалежної (непрямої) .дугою, 3) зі змішаним підключенням. У пальнику першого тищ дуга .горить між вольфрамовим електродом (катодом) і деталлю (анодом). Плазменную наплавлення з використанням порошку хможно вести по шарі крупки, по шарі легуючої пасти, з подачею порошку у зварювальну ванну й із вдмухуванням порошку в плазменную дугу.
Електромеханічні методи зміцнення
До нових методів поверхневого зміцнення ставиться метод електромеханічної обробки (ЕМО), розроблений Б. М. Аскіназі. При цьому методі зменшується шорсткість поверхні, підвищується середня микротвердостъ від 5600 до 7300 Мпа . Підвищується зносостійкість і утвориться більше рівномірний за структурою поверхневий шар металу.
При електромеханічному зміцненні металу, наплавленого під шаром флюсу, твердість може підвищуватися більш ніж в 2 рази й відповідно збільшуватися зносостійкість.
Підвищується в результаті електромеханічного зміцнення й усталостная міцність. Так, при наплавленні у вуглекислому газі й потоці повітря границя витривалості після електромеханічного зміцнення підвищується від 160 до 280 МН/м2 від 140 до 250 МН/м2 відповідно, а при наплавленні під флюсом від 240 до 330 МН/м2 .

Схема такого методу показана на малюнку 24

Рис 24 Схема електромеханічного методу зміцнення металу:
1— вал; 2 - твердосплавна пластина; 3 — трансформатор.
На токарському верстаті встановлюють вал 1. До нього через патрон (планшайбу) верстата підводить струм від трансформатора 3. На супорт верстата встановлюють державку із твердосплавною пластиною 2, що також приєднана до трансформатора. При пропущенні електричного струму 300—800 А и напругою 1-5 В в зоні малого по величині контакту виділяється тепло, що нагріває ділянку контакту до 800—900° С. При впливі зусилля притиску пластини до поверхні вала нерівності згладжуються й поверхня упрочняется.
Глибина шаруючи високої твердості становить 0,1-0,15 мм. Цей зміцнений шари й підвищує зносостійкість і усталостную міцність деталей.
Як джерела струму застосовують понижувальні трансформатори з вихідними параметрами: струм 200 -1200 А, напруга 2 - 6 В.
Электрохимикомеханические процеси обробки
Серед нових перспективних процесів обробки особливе місце займають сполучені електромеханічні методи. До них ставляться методи электрохимикоабразивной і электрохимикоалмазной обробки.
Электрохимикомеханическую обробку застосовують при шліфуванні металів і твердих сплавів. Вона в 2 рази підвищує продуктивність праці в порівнянні зі звичайним шліфуванням Існує два види электро-химикомеханического шліфування із застосуванням як інструмент: 1) електрод-струмопровідного шліфувального кола й 2) електронейтрального інстрменту-токонепроникного шліфувального кола. У першому випадку користуються електроабразивними колами, тобто колами з електропровідним наповнювачем (зв'язуванням) або струмопровідними алмазними шліфувальними колами.
Корундові або алмазні зерна, що виступають зі струмопровідного зв'язування, утворять щілина між зв'язуванням кола й оброблюваною деталлю, у яку подають електроліт тендітна плівка, Що Створюється в результаті анодного розчинення, віддаляється виступаючими зернами кола.
Постійний струм напругою 8—36 В при щільності до 200 А/см, створюючи анодне розчинення поверхневого шару шліфує детали, що, забезпечує при роботі алмазним крутому збільшене знімання металу (до 3000 мм/хв); при цьому досягається точність 2-го й навіть 1-го класу, шорсткість поверхні —7—-8 класів, а при доводочних режимах (із припуском 0,01— 0,05 мм) — 10—12 класів.
До переваг даного процесу ставляться: можливість шліфування будь-яких металів незалежно від їхньої твердості й в'язкості, відсутність дугових і іскрових розрядів, завдяки чому метал не плавиться. При рясному охолодженні електролітами не потрібна вентиляція.
До недоліків процесу можна віднести більшу щільність струму, що спричиняє потреба у використанні потужних джерел постійного струму, а також велика витрата електроліту. Нейтральним токонепроводящим абразивним інструментом тільки видаляють продукти електрохімічної реакції з оброблюваної поверхні.
Шліфують при питомому тиску кола на деталь у межах 0,05—0,5 Мпа, при низької щільності струму 0,5—1,2 А/см2 і окружної швидкості шліфувального кола 20—30 м/с. При такій обробці забезпечується точність 2-го класу й шорсткість поверхні 8-9 класів і вище. Процес застосовують для зовнішнього шліфування й доведення брусками. Він не вимагає застосування потужних джерел постійного струму й дорогих кіл на струмопровідній основі
Электрохимикоалмазное шліфування поверхонь валів зі сталі 45 доцільно виконувати алмазними колами АПП зернистістю АСП-25 на зв'язуваннях МК. або МС із концентрацією алмазів 100% і використати при цьому як електроліти слабкі нешкідливі розчини солей наступного состава: 6% NaNОз; 0,3% NaNО2; 0,75% NаРО4 , інше вода. Кількість подаваного електроліту не менш 6 л/хв.
Електрохімікомеханічну обробку доцільно використати для попереднього шліфування наплавленого шару металу з метою підвищення продуктивності праці і як доводочна операція колінчатих валів.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Література
1.Аскинази Б.М. Зміцнення й відновлення деталей електромеханічною обробкою.-Л. : Машинобудування., 1977.-184с.
2.Батищев А.Н., Голубєв И.Г., Спицын И. А. Перспективні методи відновлення й зміцнення деталей.- М.: ЦНИИТЭИ СРСР, 1983ю-30с.
3.Воловик Е.Л. Довідник по відновленню деталей.- М: Колосся, 1981.-354с.
4.Горохів В.А., Руденко П.А. Ремонт і відновлення колінчатих валів.-М.: Колосся, 1978.-159с.
5.Деев В.А. Технологія многоэлектродной наплавлення колінчатих валів.
м.: Техніка .-1973.
6. Підвищення довговічності машин технологічними методами / В.С. Корсаків, Г.Э. Таурит, Г.Д. Василюк і ін.- К.:Техніка, 1986.-158с.
7.Романів А.В., Авдєєв Н.В. Відновлення колінчатих валів // Автомоб. пром- сть.-1985.-№1.-с. 6-7.
8,Черновол М.И., Двобій С.Е., Степанов Н.Е. Підвищення якості відновлення деталей машин. - К.: Тэхника, 1989.- 168с.

 




Комментарий:

Дипломная работа - отлично!


Рекомендовать другу
50/50         Партнёрка
Отзывы