SU1289897A1 - Способ правки коленчатых валов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области обработки изделий из чугуна и может быть использовано в ремонтном производстве, в частности при ремон- те коленчатых валов двигателей внутреннего сгорани . Цель изобретени  - повышение качества коленчатых валов путем уменьшени  их биени . Осуществл ют направленную правку деформированного участка по сечению галтельных сопр жений поврежденной шатунной шейки с щекой и смежно с ней расположенной коренной шейки с щекой в плоскости кривошипа при местном нагреве этого участка до teMne- ратуры структурных превращений..Элементы щеки и шеек выше указанных галтельных сопр жений с обеих сторон деформированного участка нагревают на глубину 3..,4 и ширину 4...5 радиуса соответствующей галтели вдоль шеек и щеки по дугам, ограниченным точками пересечени  проекции окружностей шатунной и коренной шеек в плоскости, перпендикул рной оси вала, на всю ширину щеки. Исправление прогиба коленчатого вала происходит только за счет вьшравлени  деформированного участка при его местном нагреве по указанным зонам. 3 ил. 1 табл. (Л С

Description

Изобретение относитс  к обработ- ке изделий из чугуна и может быть использовано в машиностроении при ремонте коленчатых валов двигателей внутреннего сгорани .

Цель изобретени  - повышение качества коленчатых валов путем уменьшени  их биени .

На фиг.1 показана схема искривлени  кривошипа коленчатого вала по сечению галтельного сопр жени  шатунной шейки с щекой и смежно расположенного с ней галтельного Сопр жени  коренной шейки с щекой в плоскости кривошипа, участки местного нагрева и место приложени  усили  правки Р; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1, с указанием участка нагрева CDEFGH по ширине щеки и по дуге окружности шатунной шейки, ограниченной точками пересечени  проекции ок- ружностей и коренной шеек К, и на фиг.З - разрез Б-Б на фиг,1, с указанием участка нагрева H G FD C E по ширине щеки и по дуге окружности коренной шейки, ограниченной теми же точками К и К.

На фиг.1-3 прин ты следующие обозначени : 1 - коренна  шейка, 2 - : галтель радиуса R, 3 - щеки, 4 - шатунна  шейка, 5 - галтель радиуса R, 6 - противовес.

Исследовани  распределени  напр жений в колене вала при правке в зависимости от конструктивных параметров кривошипа (радиуса галтели, ширины и толщины щеки, коэффициента перекрыти  шеек и диаметров коренных и шатунных щеек), проведенные пол - ризационно оптическим методом на модел х , имитирующих колено вала, показали , что на распределение напр жений , в основном, вли ет радиус галтели сопр жени  шейки с щекой. Во всех случа х нулевые точки расположены на глубине 3-4 радиуса галтели , причем в сторону сопр жени  шатунной шейки с щекой от нулевых точек действует напр жение раст жени  а в протиповоложную сторону - напр жение сжати . Дл  того, чтобы исключить по вление трещин при правке валов предлагаемым способом глубина нагрева в зоне действи  раст гивающих напр жений должна быть не менее глубины расположени  нулевых точек, а именно 3-4 радиуса галтели шатунной шейки. Глубина прогрева в зо

не действи  сжимающих напр жений (сопр жение коренной шейки с щекой) также 3-4 радиуса галтели коренной шейки.

Эти исследовани  позволили также обосновать ширину прогреваемой зоны вдоль шатунной и коренной шеек и щеки 4-5 радиуса галтели от вершины последней, так как именно в этих зонах действуют максимальные напр жени .

Дл  обеспечени  свободы деформации и исключени  трещин при правке щеку нагревают на всю ее ширину с обеих сторон деформированного участка , а шейки - по дугам, ограниченным точками пересечени  проекции окружающей шатунной и коренной шейки в плоскости , перпендикул рной оси вала. Величина этих дуг, например, дл  коленчатого вала двигател  ЗМЗ-53 составл ет 115 дл  шатунной шейки и 95 дл  коренной шейки.

Правка коленчатых валов по предлагаемому способу позвол ет выправл ть только деформированный участок вала по сечению галтельных сопр жений поврежденной шатунной шейки с щекой и смежно с ней расположенной коренной шейки с щекой в плоскости кривошипа, исключив при этом участие в правке других элементов вала, вследствие снижени  в результате местного нагрева модул  упру- гости материала в зонах нагрева. Так как остаточные деформации валов  вл ютс  результатом деформации одного участка вала по указанному сечению , то при выправлении этого участка в процессе правки с местным нагревом выправл етс  обща  ось вала и не искажаетс  её геометрическа  форма.

Кроме того, в предлагаемом спосо- бе, ввиду малого объема нагреваемых участкой валов, деформации и искажени  их геометрической формы из-за релаксации остаточных технологических напр жений в процессе нагрева, а так- же деформации и искажени  за счет неравномерного остывани  сведены к минимуму .

Пример. Процесс правки ко- ленчатых валов из высокопрочного чугуна ВЧ 50-2 ГОСТ 7293-70 двигател  ЗМЗ-53 с коэффициентом перекрыти  шеек 1 ,6 и радиусом галтелей шатунт.. ных и коренных шеек 1,5 мм осущест

31

вл етс  под прессом следующим образом .

Погнутый вал укладывают крайними коренными шейками в призмы ,и, прокручива  его, определ ют величину и направление прогиба, а также биени  не обрабатываемых при ремонте поверхностей вала, шеек под шкив вентил тора , распределительную шестерню под сальник заднего коренного подшипника , фланца и гнезда под подшипник ведущего вала коробки передач. Замер   разность удлинений поврежденной шатунной шейки в плоскости кривошипа , уточн ют места нагрева сдефор- мированных сопр жений шатунной и коренной шеек с щекой. Затем вал устанавливают на катковые опоры, размещенные на станине пресса, и специальными индукционными нагревател ми осуществл ют местный нагрев галтель- ных сопр жений до температуры 550- 600°С глубиной 6 мм (3-4 радиуса галтели), шириной 8 мм (4-5 радиуса галтели) вдоль шейки и щеки от вершины галтели на всю ширину щеки по дугам окружностей шатунной и коренной шеек соответственно 115 и 95 , ограниченным точками пересечени  проекций окружающей шеек К, и Kg (фиг.2 и 3) в плоскости, перпендикул рной оси вала. Врем  нагрева 30 с, зазор между индукционными нагревател ми и валом-1-2 мм.

По мере нагрева участков вала в интервале 300-400°С происходит изменение прогиба вала на 15-20% из- за теплового расширени  в местах нй- грева металла и сн ти  остаточных напр жений. В дальнейшем, несмотр  на рост температуры металла, наблюдаетс  стабилизаци  прогиба вала. J Как показали предварительные опыты, сам процесс нагрева и охлаждени  деформированных участков измен ет существующее биение валов всего на 0,02-0,03 мм.

После проведенного местного нагрева , JcaK только температура металла в выше указанных зонах достигнет соответствующей величины, осуществл етс  процесс направленной правки. Усилие правки прилагаетс 

к коренной шейке в направлении, про-55 кажени  геометрической формы (биени  тивоположном стреле прогиба вала, шейки под распределительную шестер- причем вал прогибают на величину ню и гнезда под подшипник ведущего стрелы прогиба, который он имеет до вала коробки перемены передач) после правки, без учета изменени  прогиба правки предлагаемым способом меньше

5

0

5

вала из-за теплового расширени  металла в местах нагрева и сн ти  остаточных напр жений. Вал в направленном состо нии с приложенной нагрузкой удерживаетс  в пределах 7-8 мин. В течение этого времени температура нагретых поверхностей вала снижаетс  на 150-200 С и действие механизма ползучести металла фактических прекращаетс .

. Питани  штукционных нагревателей осуществл лось через закалочную станцию МГЗ-102 мощностью 100 кВт, частотой 2500 Гц. Врем  нагрева контролировалось секундомером, температура - пирометром ФЭП-4, а прогиб вала - индикаторной головкой.

Дл  сравнени  производили правку коленчатых валов по известному способу . Усилие правки прикладывапи коренной шейке с наибольшим прогибом после объемного нагрева валов в пе-. чи до температуры 600°С. Гор чий вал правки под прессом до полного исчезновени  биени  и выдержки под нагрузкой 15 мцн (врем  необходимое

дл  оставани  вала до температуры 400-450 0.

Дл  вы влени  трещин после правки и охлаждени .коленчатые валы провер лись на магнитном дефектоскопе в режиме продольного намагничивани  электромагнитом посто нного тока. Трещины в коленчатых валах не были обнаружены как после правки валов по известному способу, так и после правки по предлагаемому способу с местным нагревом галтельных сопр жений по Bbmie приведенным зонам.

При нагреве галтельных сопр жений глубиной 3 мм (2 радиуса галтели) и шириной 4,5 мм (3 радиуса галтели ) вдоль шеек и щеки на всех трех валах, подвергнутых правке, на галтели шатунной шейки со стороны коренных в плоскости кривошипа были обнаружены трещины.

Деформации коленчатых валов до и после правки и охлаждени  представлены в-таблице.

Как видно из таблицы, биенн  коренных шеек коленчатых валов и исв 2-3 раза, чем после правки по иавестному способу.

Claims (1)

1. Формула изобретени

   Способ правки коленчатых валов, преимущественно из высокопрочного

   чугуна с шаровидным графитом, включа-ностей шатунной и коренной шеек в .

   ющий нагрев до 500-700°С, деформа-плоскости, поперечного сечени  вала,

   цию под прессом, выдержку и охлажде-на всю ширину щеки, а деформации под- ние на -воздухе, отличающий- О вергают участок вала по сечению смежс   тем, что, с целью повышени  ка-ных галтельных сопр жений шатунной

   чества коленчатых валов путем умень-и коренной шеек с щекой в плоскости

   шени  их биени , нагреву подвергаюткривошипа.

    

   12898976

   только элементы щеки и шеек с обеих сторон галтелей на глубину (3-4) R и ширину (А-5) R, где R - радиус соответствующей галтели шейки вдоль 5 шеек и щеки по дугам, ограниченным точками пересечени  проекции окружфи& .1