Способ правки коленчатых валов

 

Изобретение относится к области обработки изделий из чугуна и может быть использовано в ремонтном производстве, в частности при ремонте коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания. Цель изобретения - повышение качества коленчатых валов путем уменьшения их биения. Осуществляют направленную правку деформированного участка по сечению галтельных сопряжений 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 сопряжений 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 пересечения проекции окружностей шатунной и коренной шеек в плоскости, перпендикулярной оси вала, на всю ширину щеки. Исправление прогиба коленчатого вала происходит только за счет вьшравления деформированного участка при его местном нагреве по указанным зонам. 3 ил. 1 табл. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

„„SU„„128 8 (51)4 С 21 D 8/00

OllHCAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

И АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3899800/22-02 (22) 23.05.85 (46) 15.02.87. Бюл. Р 6 (71) Горский сельскохозяйственный институт (72) В.О.Агузаров и Т.Т.Агузаров (53) 621.785 .79(088.8) (56) Шадричев В.А. Основы технологии автостроения и ремонт автомобилей.

Л.: Машиностроение, 1976, с. 210. (54) СПОСОБ ПРАВКИ КОЛЕНЧАТИХ ВАЛОВ (57) Изобретение относится к области обработки изделий из чугуна и может быть использовано в ремонтном производстве, в частности при ремонте коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания. Цель изобретения— повышение качества коленчатых валов путем уменьшения их биения. Осуществляют направленную правку деформированного участка по сечению галтельных сопряжений поврежденной шатунной шейки с щекой и смежно с ней расположенной коренной шейки с щекой в плоскости кривошипа при местном нагреве этого участка до температуры структурных превращений..Элементы щеки и шеек выше указанных галтельных сопряжений 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 пересечения проекции окружностей шатунной и коренной шеек в плоскости, перпендикулярной оси вала, на всю ширину щеки. Исправление прогиба коленчатого вала происходит только за счет выправления деформированного участка при его местном нагреве по укаэанным зонам.

3 ил. 1 табл.

1289897

Изобретение относится к обработке изделий иэ чугуна и может быть использовано в машиностроении при ремонте коленчатых валов двигателей .внутреннего сгорания.

Цель изобретения — повышение качества коленчатых валов путем уменьшения их биения.

На фиг.l показана схема искривления кривошипа коленчатого вала по сечению галтельного сопряжения шатунной шейки с щекой и смежно расположенного с ней галтельного сопряжения коренной шейки с щекой в плоскости кривошипа, участки местного нагрева и место приложения усилия правки Р; на фиг.2 — разрез А-А на фиг.!, с указанием участка нагрева

CDEFGH по ширине щеки и по дуге окружности шатунной шейки, ограниченной точками пересечения проекции окружностей и коренной шеек К< и К„; на фиг.3 — разрез Б-Б на фиг,l с указанием участка нагрева Н G F D С E (1! по ширине щеки и по,дуге окружности коренной шейки, ограниченной теми же точками К < и К

На фиг.1-3 приняты следующие обозначения. 1 — коренная шейка, 2 галтель радиуса Р, 3 — щеки, 4 — шатунная шейка, 5 — галтель радиуса

R, 6 — противовес.

Исследования распределения напря-. жений в колене вала при правке в зависимости от конструктивных параметров кривошипа (радиуса галтели, ширины и толщины щеки, коэффициента перекрытия шеек и диаметров коренных и шатунных щеек), проведенные поляризационно оптическим методом на моделях, имитирующих колено вала, показали, что на распределение напряжений, в основном, влияет радиус галтели сопряжения шейки с щекой. Во всех случаях нулевые точки расположены на глубине 3-4 радиуса галтели, причем в сторону сопряжения шатунной шейки с щекой от нулевых точек действует напряжение растяжения, а в протиповоложную сторону — напряжение сжатия. Для того, чтобы исключить появление трещин при правке валов предлагаемым способом глубина нагрева в зоне действия растягивающих напряжений должна быть не менее глубины расположения нулевых точек, а именно 3-4 радиуса галтели шатунной шейки. Глубина прогрева в зоне действия сжимающих напряжений (сопряжение коренной шейки с щекой) также 3-4 радиуса галтели коренной шейки.

Эти исследования 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 напряжения.

Для обеспечения свободы деформации и исключения трещин при правке щеку нагревают на всю ее ширину с обеих сторон деформированного участка, а шейки — по дугам, ограниченным точками пересечения проекции окружающей шатунной и коренной шейки в плоскости, перпендикулярной оси вала. Величина этих дуг, например, для коленчатого вала двигателя ВМ3-53 составляет 115 для шатунной шейки и о

95 для коренной шейки.

Правка коленчатых валов по предлагаемому способу позволяет выправлять только деформированный участок вала по сечению галтельных сопряжений 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 снижения в результате местного нагрева модуля упру15

40 гости материала в зонах нагрева. Так как остаточные деформации валов являются результатом деформации одного участка вала по указанному сечению, то при выправлении этого участка в процессе правки с местным нагревом выправляется общая ось вала и не искажается ее геометрическая форма, 45

Пример. Процесс правки коленчатых валов из высокопрочного чугуна ВЧ 50-2 ГОСТ 7293-70 двигателя

ЗМЗ-53 с коэффициентом перекрытия шеек 1,6 и радиусом галтелей шатун . ных и коренных шеек 1,5 мм осущест55

Кроме того, в предлагаемом способе, ввиду малого обьема нагреваемых участков валов, деформации и искажения их геометрической формы иэ-за релаксации остаточных технологических напряжений в процессе нагрева, а также деформации и искажения эа счет неравномерного остывания сведены к минимуму.

1289897 вляется под прессом следующим образом.

Погнутый вал укладывают крайними коренными шейками в призмы,и, прокручивая его, определяют величину и на- 5 правление прогиба, а также биения не обрабатываемых при ремонте поверхностей вала, шеек под шкив вентилятора, распределительную шестерню под сальник заднего коренного подшипни— ка, фланца и гнезда под подшипник ведущего вала коробки передач. Замеряя разность удлинений поврежденной шатунной шейки в плоскости кривошипа, уточняют места нагрева сдеформированных сопряжений шатунной и коренной шеек с щекой. Затем вал устанавливают на катковые опоры, размещенные на станине пресса, и специальными индукционными нагревателями 20 осуществляют местный нагрев галтельных сопряжений до температуры 550600 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 корено ной шеек соответственно 115 и 95 ограниченным точками пересечения проекций окружающей шеек К и К

30 (фиг.2 и 3) в плоскости, перпендикулярной оси вала. Время нагрева

30 с, зазор между индукционными нагревателями и валом .1-2 мм.

По мере нагрева участков вала в интервале 300-400 С происходит изменение прогиба вала на 15-207 изза теплового расширения в местах нагрева металла и снятия остаточных 40 напряжений. В дальнейшем, несмотря на рост температуры металла, наблюдается стабилизация прогиба вала.

Как показали предварительные опыты, сам процесс нагрева и охлаждения 45 деформированных участков изменяет существующее биение валов всего на

0,02-0,03 мм.

После проведенного местного нагрева, 1 ак только температура металла в выше указанных зонах достигнет соответствующей. величины, осуществляется процесс направленной правки ° Усилие правки прилагается к коренной шейке в направлении, противоположном стреле прогиба вала, причем вал прогибают на величину . стрелы прогиба, который он имеет до правки, без учета изменения прогиба вала из-эа теплового расширения ме-, талла в местах нагрева и снятия остаточных напряжений. Вал в направленном состоянии с приложенной нагрузкой удерживается в пределах

7-8 мин. В течение этого времени температура нагретых поверхностей вао ла снижается на 150-200 С и действие механизма ползучести металла фактических прекращается.

Питания штукционных нагревателей осуществлялось через закалочную станцию ИГЗ-102 мощностью 100 кВт, частотой 2500 Гц. Время нагрева контролировалось секундомером, температура — пирометром ФЭП-4, а прогиб вала — индикаторной головкой.

Для сравнения производили правку коленчатых валов по известному способу. Усилие правки прикладывали коренной шейке с наибольшим прогибом после объемного нагрева валов в пе-. чи до температуры 600 С. Горячий вал правки под прессом до полного исчезновения биения и выдержки под нагрузкой 15 мин (время необходимое для оставания вала до температуры

400-450 С}.

Для выявления трещин после правки и охлаждения коленчатые валы проверялись на магнитном дефектоскопе в режиме продольного намагничивания электромагнитом постоянного 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 сопряжений по выше приведенным зонам.

При нагреве галтельных сопряжений 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 охлаждения представлены в- таблице.

Как видно из таблицы, биения коренных шеек коленчатых валов и искажения геометрической формы (биения шейки под распределительную шестерню и гнезда под подшипник ведущего вала коробки перемены передач) после правки предлагаемым способом меньше

Биения коленчатых валов, мм

Способ правки до правки после правки шейки под распределительную шестерню шейки под гнезда коренных шеек коренных шеек гнезда под подшипник вепод подшипник распределительную шестерню ведущего вала дущего вала КПП

Предлагаемый

0,48

0,19

0,17

0,04

0,06

0,.18

0,06

1,99

0,11

0,44

0,03

1,88

0,13

0,05

0,04

0,17

0,32

0,21

0,04

0,18

0,15

0,06

2,49

0,54

0,16

0,06

2,30

0 05.

0,45

0 18. 6

0,20

0,03

0,04

1,92

0,39

0,16

2,18

0,15

0,24

0,06

0,06

1 80

0,10

0,05

0,03

0,08

0,41

0,18

0,19

0,07

0,04

0,52

2,52

0,09

0,38

0,04

0,21

0,07

2,31

Известный

0,41

0,15

0,12

0,11

1,90

0,42

0,16

0,52

0,07

0,20

2,54

0,38

0,22

0,47

0,14

0,13

1,78

0,21

0,11

1,98

0,17

0,55

0,11

0,28

0,15

0,39

0,20

0,10

0,44

2,34

5 128989 в 2-3 раза, чем после правки по известному способу.

Формула изобретения

Способ правки коленчатых валов, преимущественно из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, включающий нагрев до 500-700 С, деформацию под прессом, выдержку и охлаждение на воздухе, о т л и ч а ю щ и и — 10 с я тем, что, с целью повышения качества коленчатых валов путем уменьшения их биения, нагреву подвергают только элементы щеки и шеек с обеих сторон галтелей на глубину (3-4) R и ширину (4-5} R, где R — радиус соответствующей галтели шейки вдоль шеек и щеки по дугам, ограниченным точками пересечения проекции окружностей шатунной и коренной шеек в . плоскости, поперечного сечения вала, на всю ширину щеки, а деформации подвергают участок вала по сечению смежных галтельных сопряжений шатунной и коренной шеек с щекой в плоскости кривошипа.

1289897

Продолжение таблицы — Ф

4»

Биения коленчатьж валов, ми

Способ правки после правки до правки коренных шеек коренных шеек ведущего вала

0,51

2,02

0,16

0,10

0,19 0,55

0,22

2,13

0,08

0,09

1,94

0,56

0,63

0,16

0,16

0,08

0,43

1,96

0,44

0,17

0,21

0,12

2,19

0,21

0,16

0,11

0,53

0,08 ейки под аспредеительную естеркю гнезда под подшипник шейки под распределительную шестерню гнезда под подшипник ведущего вала КПП

l 289897

Составитель А.Кулемин

Редактор Н.Киштулинец Техред В.Кадар Корректор М.Шароши

Заказ 7872/26 Тираж 572 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий !

13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г,ужгород, ул.Проектная, 4