RU2050243C1 - Crankshaft neck recovery method - Google Patents
Crankshaft neck recovery method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2050243C1 RU2050243C1 SU5055641A RU2050243C1 RU 2050243 C1 RU2050243 C1 RU 2050243C1 SU 5055641 A SU5055641 A SU 5055641A RU 2050243 C1 RU2050243 C1 RU 2050243C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- necks
- cracks
- neck
- layer
- repair
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области восстановления изношенных шеек коленчатых валов с трещинами, в частности к способам восстановления шеек коленчатых валов с поверхностными трещинами на цилиндрической части шеек и предназначено для применения при восстановлении изношенных коленчатых валов автотракторных и других поршневых двигателей, компрессоров, вакуумных насосов и т.д. с трещинами на шейках на ремонтных предприятиях. The invention relates to the field of recovery of worn crankshaft necks with cracks, in particular, to methods for repairing crankshaft necks with surface cracks on the cylindrical part of the necks and is intended for use in restoring worn crankshafts of automotive and other piston engines, compressors, vacuum pumps, etc. . with cracks in the necks at repair facilities.
Одной из основных причин выбраковки коленчатых валов автотракторных двигателей, поступивших в ремонт, является наличие на шейках в поверхностном закаленном токами высокой частоты слое опасных трещин. По этой причине выбраковывают до 16% коленчатых валов, изготовленных из стали 50Г, тракторных двигателей ЯМЗ, поступивших в капитальный ремонт. Из поступивших в ремонт примерно 1,5. 3% валов имею трещины, расположенные в зоне галтелей, а оставшаяся часть выбракованных валов имеет трещины на цилиндрической части шеек. One of the main reasons for rejecting crankshafts of automotive engines that have arrived for repair is the presence of dangerous cracks on the necks in the surface hardened by high-frequency currents. For this reason, up to 16% of crankshafts made of 50G steel, YaMZ tractor engines received for overhaul are rejected. Of those received for repair, approximately 1.5. 3% of the shafts have cracks located in the fillet zone, and the rest of the rejected shafts have cracks in the cylindrical part of the necks.
Наиболее опасными являются трещины усталостного происхождения на галтелях, в местах их перехода в щеки. По этим трещинам коленчатые валы не восстанавливают и выбраковывают. Что же касается трещин, расположенных на цилиндрической части шеек, то их делят на допустимые (неопасные) и недопустимые (опасные), Коленчатые валы с недопустимыми трещинами бракуют окончательно, а с допустимыми восстанавливают. The most dangerous are cracks of fatigue origin on the fillets, in the places of their transition to the cheeks. On these cracks crankshafts do not repair and reject. As for cracks located on the cylindrical part of the necks, they are divided into permissible (non-hazardous) and unacceptable (dangerous) crankshafts with unacceptable cracks are rejected completely, and restored with acceptable ones.
Известен способ восстановления шеек коленчатого вала с трещинами, при котором цилиндрическую часть шеек механически обрабатывают, наносят компенсирующий износ слой материала и окончательно обрабатывают. A known method of repairing the crankshaft necks with cracks, in which the cylindrical part of the necks is mechanically processed, a layer of material that compensates for wear is applied and finally processed.
Недостатки известного способа заключаются в следующем. The disadvantages of this method are as follows.
Применяют одновременную выбраковку коленчатых валов по трещинам в зоне галтелей и по трещинам на цилиндрической части шеек до их механической обработки, т. е. не применяют выбраковку коленчатых валов по трещинам на цилиндрической части шеек после их механической обработки и снятия дефектного слоя металла с шеек. Apply simultaneous culling of crankshafts along cracks in the fillet zone and along cracks in the cylindrical part of the necks before they are machined, i.e., they do not apply culling of crankshafts through cracks in the cylindrical part of the necks after they are machined and the defective metal layer is removed from the necks.
Применяют весьма жесткие условия выбраковки, заключающиеся в том, что бракуют коленчатые валы с трещинами на цилиндрической части шеек, если их количество более 3-х штук и длина свыше 5 мм, когда трещины в зоне выхода масляных каналов расположены под углом более 30о к образующей при длине трещин свыше 15 мм, при расположении трещин под углом к образующей более 30о при длине трещин 5 мм и др.Apply very stringent culling conditions consisting in that marriage crankshafts with cracks in the cylindrical portion of the necks, if the number of more than 3 units and the length of more than 5 mm when a crack in the oil passage exit area are arranged at an angle greater than 30 degrees to the generators crack with a length of over 15 mm at the location of crack at an angle to the generatrix of more than 30 cracks with a length of 5 mm and others.
Известный способ включает необходимость обработки трещин по всей длине абразивным кругом, изготовление лысок или проведение чеканки с целью упрочнения зоны трещины. Выполнение этих операций крайне затруднительно, так как трещины визуально практически не pазличимы, поэтому требуется высокая квалификация рабочих и процесс длителен. The known method includes the need to process cracks along the entire length with an abrasive wheel, making flats or chasing to strengthen the crack zone. The implementation of these operations is extremely difficult, since cracks are visually almost indistinguishable, therefore, highly skilled workers are required and the process is long.
Одним из важнейших недостатков является то, что известный способ не позволяет восстановить исходные размеры изношенных шеек валов с трещинами. One of the most important disadvantages is that the known method does not allow to restore the original dimensions of the worn neck of the shafts with cracks.
Технической задачей предложенного способа является уменьшение затрат на ремонт самоходных машин за счет сокращения количества валов, подлежащих из-за трещин на шейках, упрощение процесса восстановления и повышение надежности валов. The technical task of the proposed method is to reduce the cost of repairing self-propelled machines by reducing the number of shafts due to cracks in the necks, simplifying the recovery process and increasing the reliability of the shafts.
Для достижения поставленной задачи в способе восстановления шеек коленчатого вала с трещинами, при котором цилиндрическую часть шеек механически обрабатывают, наносят компенсирующий износ слой материала и окончательно обрабатывают, при механической обработке изношенных шеек с трещинами удаляют дефектный слой с учетом глубины залегания трещин, а для компенсации износа и дефектного слоя с трещинами применяют установку на шейках дополнительных ремонтных деталей с их фиксацией на шейках. Цилиндрическую часть шеек с трещинами обрабатывают на часть исходной длины и создают двойные галтели. Дефектный слой шейки с трещинами на цилиндрической части обрабатывают на длину, определяемую для шеек с одной галтелью по следующей формуле: l2 l1-f, а для шеек с двумя галтелями по следующей формуле: l2 l1 -2f, где l2 ширина обрабатываемой части шейки; l1 исходная ширина шейки по рабочим чертежам; f расстояние от торцовой поверхности шейки до начала дополнительной галтели f ≈ (0,3-0,8) R, где R радиус исходной галтели.To achieve the task in a method for repairing crankshaft necks with cracks, in which the cylindrical part of the necks is mechanically processed, a layer of material compensating wear is applied and finally treated, when machining worn necks with cracks, the defective layer is removed taking into account the depth of the cracks, and to compensate for wear and a defective layer with cracks apply installation on the necks of additional repair parts with their fixation on the necks. The cylindrical part of the necks with cracks is processed into a part of the original length and double fillets are created. The defective layer of the neck with cracks in the cylindrical part is processed to the length determined for the necks with one fillet according to the following formula: l 2 l 1 -f, and for the necks with two fillets according to the following formula: l 2 l 1 -2f, where l 2 is the width the processed part of the neck; l 1 initial neck width according to working drawings; f is the distance from the end surface of the neck to the beginning of the additional fillet f ≈ (0.3-0.8) R, where R is the radius of the original fillet.
При упрочнении фасок масляных каналов, выходящих на цилиндрическую часть шеек пластическим деформированием, создают эпюру напряжений сжатия по форме и расположению, близкую к эпюре нормальных напряжений, возникающих при нагружении коленвала в эксплуатации. When hardening the chamfers of oil channels extending onto the cylindrical part of the necks by plastic deformation, a compression stress diagram is created in shape and arrangement close to the normal stress diagram that occurs when the crankshaft is loaded in operation.
На фиг.1 показана схема расположения трещин в зонах галтелей, отражающая технические условия, по которым коленвалы подлежат выбраковке согласно изобретению; на фиг.2 и 3 схема расположения трещин и технические условия, по которым валы подлежат выбраковке после удаления дефектного слоя на цилиндрической части шеек, а также схема обработки шеек по ширине под ремонтные детали (а трещины менее 10 мм; б трещины более 35о при длине свыше 8 мм; в трещины длиной более 6 мм; г трещины под углом 60о длиной свыше 15 мм; д трещины менее 60о при длине более 5 мм; е трещины длиной свыше 0,5 l1, ж трещины длиной свыше 0,5 l2); на фиг.4 схема обработки выходов масляных каналов с трещинами и эпюра напряжений сжатия, создаваемая в процессе поверхностного пластического деформирования фасок согласно изобретению; на фиг.5 инструмент для поверхностной пластической деформации фасок масляных каналов; на фиг. 6 схема расположения и закрепления ремонтных деталей на шейках.Figure 1 shows the location of cracks in the zones of the fillets, reflecting the technical conditions by which the crankshafts are subject to rejection according to the invention; figure 2 and 3, the location of the cracks and the technical conditions by which the shafts are to be rejected after removing the defective layer on the cylindrical part of the necks, as well as the scheme of processing the necks in width for repair parts (a crack less than 10 mm; b crack more than 35 about more than 8 mm long; into cracks more than 6 mm long; g cracks at an angle of 60 about over 15 mm long; d cracks less than 60 about with a length of more than 5 mm; e cracks more than 0.5 l 1 long; f cracks longer than 0, 5 l 2 ); figure 4 is a diagram of the processing of the outputs of the oil channels with cracks and the plot of compression stresses created in the process of surface plastic deformation of the chamfers according to the invention; figure 5 tool for surface plastic deformation of the chamfers of the oil channels; in FIG. 6 arrangement and fixing of repair parts on the necks.
На чертежах приняты следующие обозначения: 1 коренная шейка вала; 2 щека коленчатого вала; 3 шатунная шейка вала; 4 эпюра напряжений сжатия в зоне фасок выходов масляных каналов; 5 полость шатунной шейки; 6 маслоподводящий канал; 7 фаска выхода маслоподводящего канала; 8 инструмент для пластического деформирования фасок масляного канала; 9 указатель положения инструмента на шейке; 10 граненый конический наконечник инструмент; 11 рабочие участки наконечника; 12 ремонтная деталь, выполненная в виде полукольца; 13 сварочный шов, соединяющий стыки ремонтных деталей между собой и с шейкой вала; 14 трещины, закрытые ремонтными деталями. In the drawings, the following designations are adopted: 1 main shaft journal; 2 cheeks of a cranked shaft; 3 connecting rod shaft journal; 4 diagram of compression stresses in the area of the chamfers of the exits of oil channels; 5 cavity of the crank pin; 6 oil supply channel; 7 chamfer output oil supply channel; 8 tool for plastic deformation of the chamfers of the oil channel; 9 pointer position of the tool on the neck; 10 faceted conical tip tool; 11 working sections of the tip; 12 repair part made in the form of a half ring; 13 welding seam connecting the joints of repair parts between each other and with the neck of the shaft; 14 cracks covered by repair parts.
Кроме того, R1 радиус основной (исходной) галтели; R2 радиус дополнительной галтели; l1 ширина цилиндрической части шейки, обработанной на всю ширину; l2 ширина цилиндрической части шейки, обработанной не на всю ширину; f расстояние от начала дополнительной галтели до торцовой поверхности щек; h ширина фаски выхода масляного канала на поверхность шейки.In addition, R 1 is the radius of the main (original) fillet; R 2 is the radius of the additional fillet; l 1 the width of the cylindrical part of the neck, processed over the entire width; l 2 the width of the cylindrical part of the neck, not processed to the full width; f the distance from the beginning of the additional fillet to the end surface of the cheeks; h is the width of the chamfer of the exit of the oil channel to the surface of the neck.
Сущность способа восстановления шеек валов с трещинами заключается в следующем. The essence of the method of restoration of the necks of the shafts with cracks is as follows.
Для определения длины трещин на галтелях и на цилиндрических частях шеек применяют, например, магнитные дефектоскопы. To determine the length of cracks on the fillets and on the cylindrical parts of the necks, for example, magnetic flaw detectors are used.
Способ восстановления шеек с трещинами выполняют в следующей последовательности. The method of repairing necks with cracks is performed in the following sequence.
Производят выбраковку коленчатых валов по трещинам в зоне галтелей с учетом технических условий, показанных на фиг.1. Коленчатые валы, имеющие трещины на цилиндрических частях шеек и подлежащие выбраковке согласно техническим условиям, отмечают краской. Crankshafts are culled for cracks in the fillet zone, taking into account the technical conditions shown in figure 1. Crankshafts having cracks in the cylindrical parts of the necks and subject to rejection according to the technical conditions are marked with paint.
Определяют толщину слоя материала, которую необходимо удалить с шеек с трещинами на их цилиндрической части. Определяют длину участка шейки, подлежащую обработке и диаметры шеек, на которые необходимо обработать шейки. The thickness of the material layer is determined, which must be removed from the necks with cracks in their cylindrical part. The length of the neck portion to be processed and the diameters of the necks for which the necks are to be treated are determined.
Механической обработкой (шлифованием) удаляют с шеек заданный дефектный слой материала, содержащий поверхностные трещины. By machining (grinding), a predetermined defective layer of material containing surface cracks is removed from the necks.
Определяют наличие трещин на шейках после удаления дефектного слоя и производят выбраковку валов с учетом технических условий, приведенных на фиг.2. The presence of cracks in the necks after removal of the defective layer is determined and the shafts are rejected taking into account the technical conditions shown in FIG. 2.
Обрабатывают выходы маслоподводящих каналов с учетом величины трещин на кромках. Если обработкой кромок маслоподводящих каналов не удается устранить полностью трещины на кромках, производят упрочнение фасок пластической деформацией. При этом создают эпюру напряжений сжатия аналогичную по форме эпюре нормальных напряжений, возникающих в зоне поперечных отверстий при нагружении вала крутящим моментом. The outputs of the oil supply channels are processed taking into account the magnitude of the cracks on the edges. If the processing of the edges of the oil supply channels cannot completely eliminate cracks at the edges, the bevels are reinforced with plastic deformation. In this case, a compression stress diagram is created that is similar in shape to the diagram of normal stresses arising in the region of the transverse holes when the shaft is loaded with torque.
Устанавливают вал в стенд-кантователь и закрепляют его. Устанавливают на шейки закрепленные ремонтные детали, выполненные в виде полуколец. Ремонтные детали изготавливают из стального листового проката. Марка стали 40 или 45 ГОСТ 1050-88, толщина 3 мм. Ремонтные детали должны иметь твердость в основном HRC 45 ± 3. Install the shaft in the tilt stand and fix it. Set on the necks fixed repair parts made in the form of half rings. Repair parts are made of sheet steel. Steel grade 40 or 45 GOST 1050-88,
Совмещают отверстия в ремонтных деталях с отверстиями в шейках, располагают стыки ремонтных деталей в зоне наименьшего износа и в средней части шеек, выравнивают зазоры в стыках. Combine the holes in the repair parts with the holes in the necks, place the joints of the repair parts in the zone of least wear and in the middle of the necks, align the gaps in the joints.
Поджимают ремонтные детали к шейкам вручную и прихватывают их к шейке в одном из стыков. Pull the repair parts to the necks manually and grab them to the neck in one of the joints.
Поджимают ремонтные детали к шейкам при помощи приспособления. Сваривают их стыки и приваривают к шейке в стыках. Сварку стыков начинают со стыка с прихваткой. Pull the repair parts to the necks using the device. Their joints are welded and welded to the neck at the joints. Welding of joints begins with a joint with a tack.
После выдержки и выравнивания теплового потока по шейке вала сваривают второй стык. Охлаждают вал и направляют его на окончательную механическую обработку. After exposure and equalization of the heat flux along the neck of the shaft, a second joint is welded. Cool the shaft and direct it to the final machining.
Обоснование параметров некоторых технологических приемов, примененных в способе. Justification of the parameters of some technological methods used in the method.
Выбирают длину обработки цилиндрической части шеек с учетом следующих соображений. Choose the processing length of the cylindrical part of the necks, taking into account the following considerations.
Если в условиях эксплуатации поломка валов преимущественно происходит через щеки, шлифовку цилиндрической части шеек рекомендуется проводить не на всю длину шеек, а несколько меньше, с учетом ширины ее рабочей части, как это показано на фиг.3. Опыт восстановления коленвалов показывает, что шейки автомобильных карбюраторных двигателей (чугунных и стальных) можно обработать на всю исходную длину (фиг.2). Что же касается дизельных автотракторных двигателей, то их шейки рекомендуется обрабатывать по схеме, изображенной на фиг. 3, с образованием двойной галтели, причем расстояние дополнительной галтели радиусом R2 от торцовой поверхности щеки f, выбирают в пределах 0,3. 0,8 R1, а R2принимают близким или равным R1.If, under operating conditions, shaft breakage occurs predominantly through the cheeks, it is recommended that grinding the cylindrical part of the necks not the entire length of the necks, but somewhat less, taking into account the width of its working part, as shown in Fig. 3. Experience in the restoration of crankshafts shows that the necks of automobile carburetor engines (cast iron and steel) can be processed to the entire original length (figure 2). As for diesel automotive engines, their necks are recommended to be processed according to the scheme depicted in FIG. 3, with the formation of a double fillet, and the distance of the additional fillet with a radius of R 2 from the end surface of the cheek f is chosen within 0.3. 0.8 R 1 , and R 2 is taken to be close to or equal to R 1 .
Если шлифовка шеек коренных и шатунных производится на всю их длину, это приводит к уменьшению перекрытия шеек и сечения щеки в наиболее слабом месте. Шлифовкой же шеек не на всю исходную длину удается сохранить сечение щек в наиболее слабом месте без уменьшения и ослабления коленвалов в зоне галтелей. Это достигается одновременно с обработкой шеек под ремонтные детали в процессе удаления дефектного слоя. If grinding of the necks of the main and connecting rod is carried out for their entire length, this leads to a decrease in the overlap of the necks and the cross section of the cheek in the weakest place. By polishing the necks not for the entire initial length, it is possible to maintain the cross section of the cheeks in the weakest place without reducing and weakening the crankshafts in the fillet zone. This is achieved simultaneously with the processing of the necks for repair parts in the process of removing the defective layer.
Опыт показал, что происходит не только сохранение циклической прочности галтельных переходов, но наблюдается некоторое повышение циклической прочности галтельных переходов, примерно до 15% Это можно объяснить тем, что двойные галтели оказывают благоприятное влияние на показатели циклической прочности галтельных переходов. Experience has shown that not only the cyclic strength of the fillet transitions is preserved, but a slight increase in the cyclic strength of fillet transitions is observed, up to about 15%. This can be explained by the fact that double fillets have a favorable effect on the cyclic strength of fillet transitions.
Отличительным признаком способа является удаление дефектного слоя с поверхности шеек с учетом глубины поверхностных трещин. A distinctive feature of the method is the removal of the defective layer from the surface of the necks taking into account the depth of surface cracks.
В результате применения этого условия можно получить шейки, на поверхностях которых практически не будет трещин или они будут иметь статистически заданную небольшую длину и глубину. Опасные трещины станут неопасными. Поэтому коленчатые валы после удаления дефектного слоя с цилиндрических поверхностей с учетом глубины трещин по характеристике дефектов становятся пригодными для эксплуатации. As a result of applying this condition, it is possible to obtain necks on the surfaces of which there will be practically no cracks or they will have a statistically specified small length and depth. Dangerous cracks will become non-hazardous. Therefore, crankshafts after removing the defective layer from cylindrical surfaces, taking into account the depth of cracks according to the characteristics of defects, become suitable for operation.
В общем случае отбраковка коленчатых валов с трещинами на цилиндрической части шеек может быть выполнена одновременно с отбраковкой по трещинам в зоне галтелей, с учетом степени уменьшения длины трещин в зависимости от их глубины или раздельно. In the General case, the rejection of crankshafts with cracks on the cylindrical part of the necks can be performed simultaneously with the rejection of cracks in the fillet zone, taking into account the degree of reduction in the length of cracks depending on their depth or separately.
После удаления дефектного слоя шеек, содержащего трещины, выбраковывают цилиндрические части шеек по трещинам согласно техническим условиям, приведенным на фиг.2 и 3. After removing the defective layer of necks containing cracks, the cylindrical parts of the necks are rejected for cracks according to the technical conditions shown in FIGS. 2 and 3.
Слой материала на шейках, компенсирующий их износ и толщину дефектного слоя, может быть нанесен разными способами, например электродуговой наплавкой, электроконтактной приваркой материала, напылением, напылением с оплавлением слоя и др. A layer of material on the necks, compensating for their wear and the thickness of the defective layer, can be applied in various ways, for example, electric arc welding, electric contact welding of material, sputtering, sputtering with fusion layer, etc.
Выбором толщины ремонтных деталей можно в широких пределах изменять и оптимизировать толщину слоя материала, снимаемость с шеек в процессе восстановления, причем без ухудшения прочности галтельных переходов. By choosing the thickness of the repair parts, it is possible to widely change and optimize the thickness of the material layer, the removability from the necks in the recovery process, without compromising the strength of the fillet transitions.
Поперечные отверстия на шейках валов являются концентраторами напряжений, замено снижающими циклическую прочность. В процессе поверхностного термического упрочнения при изготовлении валов в условиях эксплуатации на кромках выходов масляных каналов на шейках образуются трещины, которые дополнительно повышают концентрацию напряжений и могут быть причиной разрушения валов, передающих переменный крутящий момент. The transverse holes on the shafts of the shafts are stress concentrators, which instead reduce cyclic strength. In the process of surface thermal hardening during the manufacture of shafts under operating conditions, cracks form on the edges of the outlets of the oil channels on the necks, which additionally increase the stress concentration and can cause destruction of the shafts transmitting alternating torque.
При удалении с шеек коленчатых валов дефектного слоя, содержащего трещины, часто не удается удалить трещины на кромках маслоподводящих каналов, так как их глубина бывает больше. Поэтому, если длина трещин на кромках равна или меньше 4 мм, удаляют поврежденный слой кромок, содержащий трещины полностью путем изготовления фасок 7 (см.фиг.4). Если же длина трещин больше 4 мм, кромки масляных каналов, после изготовления фасок, дополнительно упрочняют поверхностным пластическим деформированием, например, чеканкой инструментом с твердым коническим наконечником. When removing a defective layer containing cracks from the crankshaft necks, it is often not possible to remove cracks on the edges of the oil supply channels, since their depth is greater. Therefore, if the length of the cracks at the edges is equal to or less than 4 mm, the damaged layer of edges containing cracks is completely removed by making bevels 7 (see figure 4). If the length of the cracks is more than 4 mm, the edges of the oil channels, after the manufacture of the chamfers, are additionally strengthened by surface plastic deformation, for example, by chasing with a hard conical tip tool.
Установлено, что наибольшие напряжения при нагружении валов крутящим моментом с поперечными отверстиями, расположены на радиусах поперечных отверстий, проходящих под углом 45о к образующей шейке или ее оси.It has been established that the greatest stress under loading torque shaft with transverse holes are disposed at radiuses of transverse openings extending at an angle to the generatrix 45 of the neck or its axis.
Чеканка кромок отверстий коническим наконечником на цилиндрических поверхностях не дает возможности получить упрочненную зону вокруг выхода отверстий, одинаковую по форме с эпюрой напряжений от нагрузок, и получить наибольший эффект от упрочнения. Если применяют конический наконечник, наибольшие сжимающие напряжения получают на участках кромок, где напряжение от нагрузок наименьшее. Chasing the edges of the holes with a conical tip on cylindrical surfaces makes it impossible to obtain a hardened area around the exit of the holes, the same in shape with the diagram of stresses from loads, and to get the greatest effect from hardening. If a conical tip is used, the greatest compressive stresses are obtained at the edges where the stress from the loads is the smallest.
С целью повышения эффективности процесса упрочнения создается пластическим деформированием эпюра сжимающих напряжений вокруг отверстий по форме, аналогичная эпюре нормальных напряжений от нагрузок. In order to increase the efficiency of the hardening process, a diagram of compressive stresses around the holes in shape is created by plastic deformation, similar to the diagram of normal stresses from loads.
При помощи инструмента 8 создается эпюра 4 сжимающих напряжений, имеющая наибольшую величину, расположенную под углом 45о к образующей шейки или оси, как это показано на фиг.4.By means of the
Достигается это тем, что для чеканки фасок применен инструмент 8, снабженный граненным коническим наконечником 10, показанный на фиг.5. This is achieved by the fact that for chasing the chamfers used
При пластическом деформировании кромок такой инструмент воздействует на кромки выступающими рабочими поверхностями 11 (фиг.5). По мере их углубления в поверхностный слой зона контакта расширяется. When plastic deformation of the edges of such a tool acts on the edges of the protruding working surfaces 11 (figure 5). As they deepen into the surface layer, the contact zone expands.
Для упрощения ориентации инструмента 8 в процессе чеканки он снабжен указателем положения рабочих граней 11 относительно шейки. To simplify the orientation of the
Примененный способ упрочнения кромок маслоподводящих каналов 6 (фиг.5) дает возможность заметно повысить надежность шеек в зоне поперечных отверстий. The applied method of hardening the edges of the oil supply channels 6 (Fig. 5) makes it possible to significantly increase the reliability of the necks in the area of the transverse openings.
После чеканки требуется зачистка на шейке зоны наклепа от вспучившегося материала. Если зачистку не выполнить в зонах чеканки, ремонтные детали не будут прилегать к шейкам. Это приведет к образованию зазора между ремонтными деталями и шейкой, к ухудшению качества восстановленных шеек и уменьшению их ресурса. After minting, stripping on the neck of the hardening area from intumescent material is required. If the stripping is not performed in the minting areas, the repair parts will not fit on the necks. This will lead to the formation of a gap between the repair parts and the neck, to a deterioration in the quality of the restored necks and a decrease in their resource.
Методические указания по выбору и обоснованию рациональной толщины дефектного слоя, снимаемого с цилиндрических поверхностей шеек. Guidelines for the selection and justification of the rational thickness of the defective layer removed from the cylindrical surfaces of the necks.
Рациональную толщину слоя материала, снимаемого с цилиндрических поверхностей шеек, определяют на основании опытных данных. The rational thickness of the layer of material removed from the cylindrical surfaces of the necks is determined on the basis of experimental data.
Исходными данными для определения толщины дефицитного слоя, подлежащего удалению, согласно изобретению являются:
статистическая взаимосвязь глубины трещин в поверхностном слое с их видимой длиной на поверхностях шеек;
наименьшая рациональная толщина ремонтных деталей, заданная с учетом работоспособности шеек, возможности их обработки на ремонтные размеры и т.д.The initial data for determining the thickness of the deficient layer to be removed according to the invention are:
the statistical relationship of the depth of cracks in the surface layer with their apparent length on the surfaces of the necks;
the smallest rational thickness of repair parts, given taking into account the working capacity of the necks, the possibility of processing them for repair dimensions, etc.
Статистическую взаимосвязь глубины трещин в поверхностном слое от их видимой длины на поверхностях определяют следующим образом. The statistical relationship of the depth of cracks in the surface layer from their apparent length on the surfaces is determined as follows.
Из выбракованных коленчатых валов отбирают три коленчатых вала. Один из них должен иметь наименьшую длину трещин на цилиндрической части шеек и наибольшее их количество, второй среднюю длину трещин и наибольшее их количество и третий наибольшую их длину и наибольшее их количество. Three crankshafts are selected from the rejected crankshafts. One of them should have the smallest length of cracks on the cylindrical part of the necks and their greatest number, the second the average length of cracks and their largest number and the third largest length and their largest number.
В журнал (в статистические таблицы) записывают длину каждой трещины и ее положение на шейке, отмечают трещины на шейках коленчатых валов. The length of each crack and its position on the neck are recorded in a journal (in statistical tables), cracks on the necks of the crankshafts are noted.
Затем послойно с шеек сошлифовывают материал, например с заданным интервалом толщиной 0,2 мм. После снятия каждого слоя замеряют длину трещин на поверхностях, данные заносят в статистические таблицы. Шлифование шеек прекращают после удаления слоя материала, содержащего трещины. Then, sanding the material layer by layer from the necks, for example, with a predetermined interval of 0.2 mm thickness. After removing each layer, the length of cracks on the surfaces is measured, the data are entered into statistical tables. The grinding of the necks is stopped after removal of the layer of material containing cracks.
Полученные данные обрабатывают методами математической статистики и устанавливают корреляционную зависимость глубины трещин от видимой их длины на поверхностях. Эти данные используют для прогнозирования возможности получения коленчатых валов без трещин в зависимости от толщины снятого с поверхности слоя материала и какова будет длина трещины на поверхностях шеек валов после снятия с шеек дефектного слоя разной толщины. The data obtained are processed by methods of mathematical statistics and a correlation dependence of the depth of cracks on their apparent length on the surfaces is established. These data are used to predict the possibility of obtaining crankshafts without cracks depending on the thickness of the material layer taken from the surface and what will be the length of the cracks on the surfaces of the shaft necks after removing the defective layer of different thickness from the necks.
За рациональную толщину дефектного слоя, подлежащего удалению, например, принимают такой слой, который обеспечивает удаление 65.75% трещин на шейках коленчатых валов в выборке. For a rational thickness of the defective layer to be removed, for example, take a layer that removes 65.75% of cracks in the necks of the crankshafts in the sample.
Согласно изобретению условия работы рациональной толщины дефектного слоя, подлежащего удалению, уточняются и могут быть заданы другими. According to the invention, the operating conditions of the rational thickness of the defective layer to be removed are specified and can be set by others.
Рациональную толщину дефектного слоя сравнивают с наименьшей рациональной толщиной ремонтных деталей. The rational thickness of the defective layer is compared with the smallest rational thickness of the repair parts.
Если найденный дефектный слой материала, подлежащий удалению, меньше наименьшей рациональной толщины ремонтных деталей, то снимаемый слой материала с шеек увеличивают до рациональной толщины ремонтных деталей. If the found defective material layer to be removed is less than the smallest rational thickness of the repair parts, then the material layer removed from the necks is increased to the rational thickness of the repair parts.
Если найденный дефектный слой материала, подлежащий удалению, больше наименьшей рациональной толщины ремонтной детали, то в этом случае, с учетом конкретных обстоятельств, если позволяет прочность вала, увеличивают толщину ремонтной детали до толщины дефектного слоя, подлежащего удалению. Если прочность шеек валов недостаточна, может быть выбрана средняя величина между толщиной дефектного слоя и рациональной толщиной ремонтной детали или принята равной последней. If the found defective layer of material to be removed is greater than the smallest rational thickness of the repair part, then, taking into account specific circumstances, if shaft strength allows, the thickness of the repair part is increased to the thickness of the defective layer to be removed. If the strength of the necks of the shafts is insufficient, the average value between the thickness of the defective layer and the rational thickness of the repair part can be selected or taken equal to the latter.
Опыт восстановления шеек коленчатых валов без трещин установкой ремонтных деталей показывает, что наименьшая рациональная толщина ремонтных деталей на восстановленных шейках для коленчатых валов автомобильных карбюраторных двигателей равна примерно 2 мм, а для дизельных автотракторных двигателей ориентировочно 2,5 мм. The experience of repairing crankshaft necks without cracks by installing repair parts shows that the smallest rational thickness of repair parts on reconditioned necks for crankshafts of automobile carburetor engines is approximately 2 mm, and for diesel automotive engines approximately 2.5 mm.
Обработка шеек коленчатых валов тракторных дизельных двигателей ЯМЗ-238НБ с трещинами под ремонтные детали толщиной 2,5 мм показала, что более 6, валов после удаления дефектного слоя не имели трещин, а оставшиеся на шейках трещины в основном удовлетворяли технические условия. После удаления дефектного слоя было выбраковано 3% валов с трещинами на цилиндрических поверхностях шеек. Processing of crankshaft necks of YaMZ-238NB diesel engines with cracks for 2.5 mm thick repair parts showed that more than 6 shafts did not have cracks after removing the defective layer, and the cracks remaining on the necks mainly satisfied the technical conditions. After removal of the defective layer, 3% of the shafts with cracks on the cylindrical surfaces of the necks were rejected.
На основании изучения ремфонда коленчатых валов дизельных двигателей ЯМЗ-238НБ было установлено, что коленчатые валы в условиях эксплуатации работают без разрушения трещины на цилиндрических частях, длина которых и количество превышает во много раз приведенные в технических условиях неопасные трещины известных способов. Это свидетельствует о том, что продольные трещины на цилиндрических частях шеек, возникшие в результате местных напряжений металлургического и технологического происхождения, а также увеличившиеся и раскрывшиеся в процессе эксплуатации, стабилизируются самостоятельно и не приводят к разрушению валов. Более опасными являются трещины, расположенные под углом к оси, но они встречаются крайне редко, только у 2. 4% валов. Based on the study of the YAMZ-238NB diesel engine crankshaft repair fund, it was found that the crankshafts in operation operate without breaking the cracks on the cylindrical parts, the length and quantity of which are many times greater than the non-hazardous cracks given in the technical conditions of known methods. This indicates that longitudinal cracks on the cylindrical parts of the necks resulting from local stresses of metallurgical and technological origin, as well as enlarged and opened during operation, are stabilized independently and do not lead to shaft failure. More dangerous are cracks located at an angle to the axis, but they are extremely rare, only in 2.4% of the shafts.
После восстановления шеек согласно изобретению оставшиеся на цилиндрических частях шеек трещины перекрыты ремонтными деталями (см.фиг.6) и не могут ухудшать работоспособность подшипников. Поэтому не требуется дополнительной обработки трещин в процессе восстановления валов, что заметно упрощает восстановление. After the restoration of the necks according to the invention, the cracks remaining on the cylindrical parts of the necks are blocked by repair parts (see Fig. 6) and cannot impair the bearing performance. Therefore, additional treatment of cracks in the process of restoration of the shafts is not required, which significantly simplifies the restoration.
П р и м е р. Требуется восстановить шатунные и коренные шейки коленчатого вала тракторного дизельного двигателя ЯМЗ-238НБ, имеющего на цилиндрической части шеек трещины, длина которых и количество больше технических требований. PRI me R. It is required to restore the connecting rod and the main journals of the crankshaft of the YaMZ-238NB diesel engine, which has cracks on the cylindrical part of the necks, the length and quantity of which are greater than the technical requirements.
Номинальный диаметр шатунных шеек 88 мм, коренных шеек 110 мм, ширина шатунных шеек 83 мм, коренных 56 мм, радиус галтели R1 6 мм. Материал коленчатого вала сталь 50Г.The nominal diameter of the crank pins is 88 mm, the crankshaft is 110 mm, the width of the crank pins is 83 mm, the crankshaft is 56 mm, and the fillet radius is
Глубина залегания поверхностных трещин для 60% выбракованных коленчатых валов не превышает 2,5 мм. Рациональная толщина ремонтных полуколец находится в пределах от 2,4 до 3,2 мм. The depth of surface cracks for 60% of rejected crankshafts does not exceed 2.5 mm. The rational thickness of repair half rings is in the range from 2.4 to 3.2 mm.
С целью исключения ослабления галтельных переходов шейки обрабатывают с образованием двойных галтелей. Расстояние начала дополнительной галтели от торцовой поверхности шейки выбирают в пределах f (0,3.0,8)R1. Фактическую величину расстояния f выбирают из соотношения, что при R1 ≈ R2 ≈ t f должна быть равна примерно 0,75.In order to avoid weakening of the fillet transitions, the cervix is treated with the formation of double fillets. The distance of the beginning of the additional fillet from the end surface of the neck is chosen within f (0.3.0.8) R 1 . The actual value of the distance f is chosen from the relation that at R 1 ≈ R 2 ≈ tf should be approximately 0.75.
Толщину ремонтных деталей принимают равной t 2,5 мм, поэтому начало дополнительной галтели от торцовой поверхности f может быть задана в пределах 2.2,5 мм, f 2,5 мм. The thickness of the repair parts is taken equal to t 2.5 mm, so the beginning of the additional fillet from the end surface f can be set within 2.2.5 mm, f 2.5 mm
Ширину обрабатываемой части шейки с двумя галтелями вычисляют по уравнению:
l2 l1 2f, где l2 ширина обрабатываемой части шейки (фиг.3);
l1 исходная ширина шейки (фиг.2);
f расстояние начала дополнительной галтели от торцовой поверхности шейки.The width of the processed part of the neck with two fillets is calculated by the equation:
l 2 l 1 2f, where l 2 is the width of the machined part of the neck (figure 3);
l 1 the initial width of the neck (figure 2);
f the distance of the beginning of the additional fillet from the end surface of the neck.
Ширину обрабатываемой части шейки с одной галтелью вычисляют по уравнению:
l2 l1 f
Ширина обрабатываемой части шатунной шейки составит:
l2ш lш -2f 83 . 2 . 2,5 78 мм
Ширина обрабатываемой части коренной шейки с двумя галтелями составит:
l2к lк 2f 56 . 2 . 2,5 51 мм
Диаметры шеек под установку полуколец определяют по формуле
dр dн 2t, где dр диаметр шейки, обработанной под ремонтную деталь;
dн номинальный диаметр шейки;
t толщина ремонтной детали (полукольца).The width of the processed part of the neck with one fillet is calculated by the equation:
l 2 l 1 f
The width of the machined part of the connecting rod journal will be:
l 2sh l w -2f 83 . 2 . 2.5 78 mm
The width of the treated part of the root neck with two fillets is:
l 2k l to 2f 56 . 2 . 2.5 51 mm
The diameters of the necks for the installation of half rings are determined by the formula
d p d n 2t, where d p is the diameter of the neck machined for the repair part;
d n is the nominal diameter of the neck;
t thickness of the repair part (half ring).
Определяют диаметры шатунных и коренных шеек под ремонтные полукольца:
dрш dнш 2t 88 2 . 2,5 83 мм
dрк dнк 2t 110 2 . 2,5 105 мм.The diameters of the connecting rod and root necks for repair half rings are determined:
pw d 88 d NS 2t 2. 2.5 83 mm
d pk d nk 2t 110 2 . 2.5 105 mm.
По изобретению восстанавливают коленчатые валы в следующей последовательности. According to the invention, crankshafts are restored in the following sequence.
Проводят контроль наличия трещин на шейках валов с применением магнитного дефектоскопа, производят выбраковку коленчатых валов с трещинами на галтелях согласно технических условий, приведенных на фиг.1. Наносят метки на коленчатых валах, имеющих шейки с трещинами на цилиндрической части шеек и подлежащих выбраковке. Check the presence of cracks on the neck of the shafts using a magnetic flaw detector, cull the crankshafts with cracks on the fillets, according to the technical conditions shown in figure 1. Mark on crankshafts having necks with cracks on the cylindrical part of the necks and to be rejected.
Шлифуют шейки коленчатых валов с трещинами на размеры, необходимые для установки ремонтных деталей. Дополнительно определяют длину и расположение трещин после механической обработки шеек. Производят выбраковку валов по техническим условиям, приведенным на фиг.2. Grind the necks of the crankshafts with cracks to the dimensions necessary for the installation of repair parts. Additionally determine the length and location of cracks after machining the necks. Produce culling of the shafts according to the specifications given in figure 2.
Устанавливают невыбракованный коленчатый вал на подставку сверлильного станка и изготавливают фаски на выходах масляных каналов. Затем вручную производят наклеп фасок инструментом, изображенным на фиг.5. An unrejected crankshaft is installed on the stand of the drilling machine and chamfers are made at the exits of the oil channels. Then manually chamfering the chamfers with the tool depicted in figure 5.
При наклепе указатель положения 9 инструмента 8 располагают параллельно или перпендикулярно оси шейки. When hardened, the
В процессе упрочнения фаски наклепом создают зоны наклепа, соответствующие эпюре 4, изображенной на фиг.4. Зоны наибольшего наклепа должны располагаться под углом 45о к образующим или оси шейки.In the process of hardening the chamfer with hardening, hardening zones are created corresponding to diagram 4 shown in FIG. 4. The greatest work hardening zone should be placed at an angle of 45 ° to the axis of the forming or neck.
Зачищают место наклепа от вспучившегося материала шейки, устанавливают и крепят коленчатый вал в стенде-кантователе. Устанавливают на шейки закаленные ремонтные детали из стали 45, выполненные в виде полуколец, располагают их стыки в зонах наименьшего износа в средней части шеек, совмещают отверстия и выравнивают зазоры в стыках. Поджимают ремонтные детали к шейкам вручную и производят прихватку их электросваркой в одном из стыков к шейкам. They clean the place of hardening from the intumescent neck material, install and fasten the crankshaft in the stand-tilter. Hardened steel parts made of steel 45 made in the form of half rings are mounted on the necks, their joints are placed in the zones of least wear in the middle part of the necks, the holes are aligned and the gaps in the joints are aligned. The repair parts are pressed to the necks manually and seized by electric welding in one of the joints to the necks.
Устанавливают на шейки с ремонтными деталями приспособление и поджимают ремонтные детали к шейкам с усилием 15000.25000 Н. The device is mounted on the necks with the repair parts and the repair parts are pressed to the necks with a force of 15000.25000 N.
Сваривают ремонтные детали между собой и приваривают их к шейке в стыке с прихваткой. Производят выдержку для выравнивания теплового потока от первого сварочного шва и сваривают второй стык ремонтных деталей. Repair parts are welded together and welded to the neck at the junction with the tack. Extract is made to equalize the heat flux from the first weld and the second joint of repair parts is welded.
В результате получают восстановленные шейки, изображенные на фиг.6. As a result, the restored necks shown in FIG. 6 are obtained.
Для сварки стыков применяют сварочную проволоку Св 08Г2С диаметром 1,2 мм. Сварку выполняют в среде углекислого газа, сварочный ток 120.140 А. For welding of joints, welding wire Sv 08G2S with a diameter of 1.2 mm is used. Welding is performed in a carbon dioxide environment, welding current is 120.140 A.
Снимают коленчатый вал со стенда кантователя. Охлаждают и направляют на механическую обработку шеек с ремонтными деталями на заданные размеры. Remove the crankshaft from the tilter stand. Cool and direct to the machining of the necks with repair parts to the specified dimensions.
Предложенный способ восстановления шеек коленчатых валов с трещинами обладает следующими технико-экономическими: преимуществами. The proposed method for the restoration of crankshaft necks with cracks has the following technical and economic: advantages.
способ уменьшает количество валов, подлежащих выбраковке из-за трещин на цилиндрических частях шеек примерно на 90.95% и уменьшает затраты средств на ремонт техники, так как стоимость восстановленных валов заметно меньше стоимости новых, примерно при одинаковых межремонтных ресурсах;
изобретение предусматривает удаление с поверхности шеек поврежденного слоя материала, содержащего поверхностные трещины почти полностью, замену этого слоя новым закаленным однородным износостойким слоем материала, обладающим хорошей обрабатываемостью;
применен простой способ создания слоя материала, компенсирующего износы и дефектный слой поверхностей шеек, содержащих трещины, что упростило процесс восстановления;
на поверхности шеек образован однородный слой материала, не содержащий трещин, пор и раковин. Изобретение позволяет многократно восстанавливать шейки заменой слоя материала, обрабатывать шейки на ремонтные размеры, исключает деформацию валов, сохраняет и повышает усталостную прочность галтельных переходов и зон расположения выходов маслоподводящих каналов.the method reduces the number of shafts to be rejected due to cracks in the cylindrical parts of the necks by approximately 90.95% and reduces the cost of repairing equipment, since the cost of the restored shafts is noticeably less than the cost of new ones, with approximately the same overhaul resources;
the invention provides for the removal from the surface of the necks of the damaged layer of material containing surface cracks almost completely, replacing this layer with a new hardened homogeneous wear-resistant layer of material with good workability;
a simple method was used to create a layer of material that compensates for wear and a defective layer of the surfaces of necks containing cracks, which simplified the restoration process;
a uniform layer of material is formed on the surface of the necks, which does not contain cracks, pores, and shells. EFFECT: invention makes it possible to repeatedly restore the necks by replacing a layer of material, treat the necks for repair dimensions, excludes shaft deformation, preserves and increases the fatigue strength of fillet transitions and areas of the outlet of oil-supplying channels.
Изобретение повышает надежность коленчатых валов, имевших трещины на шейках после восстановления, упрощает процесс восстановления и уменьшает затраты. The invention improves the reliability of crankshafts that have cracks in the necks after restoration, simplifies the recovery process and reduces costs.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5055641 RU2050243C1 (en) | 1992-07-21 | 1992-07-21 | Crankshaft neck recovery method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5055641 RU2050243C1 (en) | 1992-07-21 | 1992-07-21 | Crankshaft neck recovery method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2050243C1 true RU2050243C1 (en) | 1995-12-20 |
Family
ID=21610071
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU5055641 RU2050243C1 (en) | 1992-07-21 | 1992-07-21 | Crankshaft neck recovery method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2050243C1 (en) |
-
1992
- 1992-07-21 RU SU5055641 patent/RU2050243C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Авторское свидетельство СССР N 1597250, кл. B 23P 6/00, 1990. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR930008663B1 (en) | Method for repairing a steam turbine or generator rotor | |
| CN110102878B (en) | CMT and laser cladding composite repair method for inner hole of flat head sleeve of main shaft of rolling mill | |
| GB2409507A (en) | Method of repairing a part, particularly a piston, using laser cladding | |
| CN109623099A (en) | Helical blade wearing layer alloy welding deposit technique | |
| Wulpi | Failures of shafts | |
| US6564457B2 (en) | Machining method of valve seat with laser-clad metal | |
| RU2050243C1 (en) | Crankshaft neck recovery method | |
| RU2420386C2 (en) | Method of shaft recovery | |
| EP0592179A1 (en) | Reconditioning engine parts | |
| US9555503B2 (en) | Machine component cladding strategy | |
| Pollard et al. | Fatigue of steel weldments | |
| US20010003970A1 (en) | Method of repairing a cylinder head having cooling water passages | |
| KR100636712B1 (en) | Connecting rod with a tight friction-bearing layer | |
| RU2235009C2 (en) | Method for restoring crankshaft and restored crankshaft | |
| RU2319592C2 (en) | Shaft restoring method | |
| RU2064854C1 (en) | Worn roll neck repair method | |
| RU2080230C1 (en) | Method of repairing worn out crankpins and main journals | |
| RU2047457C1 (en) | Method for reconditioning wearied shaft journal | |
| CN85106461A (en) | The method of restoring camshaft | |
| RU2074802C1 (en) | Method of repair of crankshaft journals | |
| RU2096155C1 (en) | Method of repairing parts | |
| Miller et al. | Failures of Shafts | |
| KR20010014177A (en) | Connecting rod with a bearing metal | |
| JPH025533B2 (en) | ||
| RU2104141C1 (en) | Method for repair of parts of metallurgical equipment |