Коленчатый вал и способ его изготовления
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (s>)s Е 16 С 3/06, 9/04
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР).
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ
К АВТОРСКОМУ -СВИДЕТЕЛЬСТВУ
1 (21) 4932642/27 (22) 30.04.91 (46) 23.02.93. Бюл, ЬЬ 7 (71) Всесоюзное научно-производственное объединение восстановления деталей "Ремдеталь" (72) Ф.X,Áóðóìêóëîâ, Л,М;Лельчук, А.Г.Степанов и А.Т..Кулаков (56) Патент СЩА 58 3598458, кл. F 16 СЗ/06, 1971. (54) КОЛЕНЧАТЫЙ ВАЛ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ (57) Использование; в области машиностроения, преимущественно в поршневых машинах, в двигателях внутреннего сгорания.
Сущность изобретения: в предлагаемой, конструкции коленчатого вала, содержащеr0 коренные и шатунные шейки с галтелями, эти шейки снабжены углублениями с галтелями, расположенйыми симметрично галтелям соответствующйх шеек, B углублении на всей длине находится зафиксированный элемент из материала с заданными триботехническими свойствами. Уровень нахождения наружной поверхности упомянутого элемента должен бйть не ниже кромок пе. Изобретение относится к области машиностроения и может использоваться в поршневых машинах, преимущественно в двигателях внутреннего сгорания, Известен коленчатый вал, содержащий коренные и шатунные шейки с галтелями, Известен также коленчатый вал, содержащий коренные и шатунные шейки с галтелями.
Опорные поверхности коренных и шатунных шеек закалены с использованием индукционного нагрева, До и после закалки на цилинд„„Я „„1796781 А1 рехода от галтелей соответствующей шейки к углублению. Длина углубления, радиусы
R галтелей шеек и длина шеек связаны соотношением: — 2R < L — R, а радиус r галтелей углубления равен величине 0,5R. В углублениях может находиться элемент в. виде покрытия вкладйшей йли ленты. B предлагаемом способе изготовления коленчатого вала, включающем изготовление коренных и шатунных шеек с галтелями, на шейках выполняют углубления с галтелями симметрично галтелям соответствующих шеек. Углубления заполняют на всей длине покрытием из материала с заданными триботехническими свойствами. Уровень заполнения должен быть не ниже кромки перехода от галтелей соответствующей шейки к углублению. Обработка углубления осуществляется на длине I, связанной с радиусом R шейки и длиной L шейки следующим соотношением: — 2R < ! — R, а радиус r галтелей углубления выполняется равным величине 0,5 R. В углублениях могут устанавливаться и фиксироваться вкладыши или лента. 5 з,п. ф-лы, 6 ил. ричес кой поверхности обрабатывается углубление таким образом, что его основание и края находятся в закаленной зоне, К недостаткам конструкции относятся низкие показатели технологичности и эксплуатационных качеств. В процессе индукционного нагрева шеек коленчатый вал деформируется, в результате чего может не хватить припуска на окончательную обработку шеек, что приводит к росту брака при изготовлении коленчатых валов.
1796781
10 — 2Р<1 а Р
Параметры углубления не связаны с параметрами шеек и их галтелей. Это может привести либо к тому, что углубление окажется в зоне наибольших напряжений гал. телей и оно резко снизит усталостную долговечность коленчатого вала, либо к неоправданному увелйчейию размеров шеек, что ведет к увеличейию размера коленчатого вала и двигателя в целом..
В процессе эксплуатаций коленчатый вал деформируетСя. Ilpi» шлифовании шеек до ремонтного размера иэ- эа деформациИ может не хватить припуска для обработки шеек до ближайшего ремонтйого размера, В этом случае шейки обрабатмваются через один или несколько ремойтных размеров, что приводит к.снижению. долговечности коленчатого вала, к неравномерному потреблению вкладышей каждого ремойтного размера и, как следствие, к значительным 20 трудностям в.их изготовлении и снабженйи ими ремонтных предприятий;
Наиболее близким техническим решением к предлагаемой, конструкции является коленчатый вал, содержащий. коренные и- 25 шатунные шейки с. галтелями, Поверхностный слой коренных т» шатунных шеек с галтелями выполнен в. виде покрытия из материалов с необходимыми триботехническими свойствами:. ... 30
Известен способ изготовления коленча- . того вала, включающий изготовление коренHbIx и шатунных шеек с галтелями.
Недостаток известной конструкции и способа.ее изготовления";заключается в 35 том, что.они не обеспечйвают высокие эксплуатационные качества коленчатого вала, связанные со стабильностью его свойств до и после каждого восстановления.
Конструкция и способ не обеспечивает; сохраняемость исходной геометрии галтелей при шлифовании. шеек до ремонтных размеров. Это приводит к потере усталостной долговечности коленчатого вала при переменных нагрузках; сохраняемость размера
"опасного сечения", что приводит к потере усталостной долговечности коленчатого вала; сохраняемость размера ширины шеек, что приводит к снижению ресурса коленчатого вала по критерию прочности и износо- 50 стойкости, при динамических нагрузках.
Целью .изобретения является повышение эксплуатационных качеств коленчатого вала путем обеспечения стабильности его свойств до и после каждого последующего .. ремонта за счет возможности восстановле ния у коленчатого вала ресурса по износу .без потерь ресурса по сопротивлению усталости.
Поставленная цель достигается тем, что в известной конструкции коленчатого вала, содержащего коренные и шатунные шейки с галтелями, эти шейки снабжены дополнительно углублениями с галтелями, расположенными симметрично галтелям соответствующих шеек. В углублении на всей длине находится зафиксированный элемент из материала с необходимыми триботехническими свойствами. Уровень нахождения покрытия должен быть не ниже кромок перехода от галтелей соответствующей шейки к углублению. Длина! углубления, радиусы R галтелей шеек и длина.l шеек связаны соотношением
1 — 2R Поставленная цель достигается также тем, что в известном способе изготовления коленчатого вала; включающем изготовление коренных и шатунных шеек с галтелями, на шейках выполняют дополнительно углубления с галтелями симметрично галтелям соответствующих шеек. Углубления заполняют на всей длине покрытием иэ материа-. ла с необходимыми триботехническими свойствами. Уровень заполнения должен быть не ниже кромки перехода от галтелей соответствующей шейки к углублению. Обработка углубления осуществляется на длине l,ñâÿçaííîé с радиусом R шейки и длиной 1 шейки, следующим соотношением а радиус r галтелей углубления выполняется равным величине 0,5R. В углублениях могут устанавливаться и фиксироваться вкладыши или лента. На фиг. 1 представлен коленчатый вал; на фиг, 2 — шатунная и коренные шейки с покрытиями, расположенными в углублениях; на фиг, 3 и 4 — шатунные и коренные шейки с вкладышами, расположенными в углублениях; на фиг. 5 и 6 — шатунная и коренные шейки с лентой, расположенной в углублении. Коленчатый вал 1 содержит коренные 2 и шатунные 3 шейки с галтелями 4, Шейки 2 и 3 снабжены углублениями 5 с галтелями 6. Углубления 5 расположены симметрично галтелям 4 соответствующих шеек 2 и 3; В углублениях 5 находится покрытие 7 из материалов с необходимыми триботехниче1796781 L — 2R< <:L — R 25 L — 2R 55 скими свойствами. Уровень нахождения покрытия не ниже кромки 8 перехода от галтелей 4 соответствующей шейки 2 и 3 .к углублению 5. Длина!углубления 5, радиус й, галтелей 4 и шейки 2 и 3 и длина . шейки 2 и 3 связаны соотношением а радиус r гэлтелей 6 углубления 5 равен 0,5 R. В углублениях могут находиться зафиксированные вкладыши 9 или лента 10. Способ реализуется следующим образом. При изготовлении коленчатого вала 1, включающем изготовление коренных 2 и шатунных 3 шеек с гэлтелями 4, на этих шейках выполняют дополнительно углубления 5 с галтелями 6 симметрично галтелям 4 соответствующих шеек 2 и 3. Углубления 5 заполняют покрытием 7 из материала с необходимыми триботехническими свойствами. Уровень заполнения покрытия 7 не ниже кромки 8 перехода от галтелей 4 соответствующих шеек 2 и 3 к углублению 5. Обработка углубления 5 осуществляется на длине t, связанной с радиусом R галтелей 4 и шеек 2 и 3 и длиной шее«2 и 3 следующим образом, отношением; а радиус r галтелей 4 углубления 5 выполняется равным величине 0,5R. В углубления могут устанавливаться и фиксироваться вкладыши 9 или лента 10, Использование предлагаемой конструкции и способа ее изготовления позволяет повысить эксплуатационные качества коленчатого вала, путем обеспечения стабильности его свойств до и после каждого последующего ремонта, зэ счет возможности восстановления у коленчатого вала реФормула изобретения 1. Коленчатый вал, содержащий коренные и шатунные шейки с гэлтелями и выполненные на шейках симметрично галтелям кольцевые углубления, плавно сопряженные с поверхностями шеек посредством гаптельных переходов, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационных качеств путем обеспечения стабильности его свойств до и после каждого последуюсурса по износу без потерь ресурса по усталости, а также повысить технологичность при изготовлении и ремонте эа счет возможности обеспечения припуска любой наперед 5 заданной величины, что позволит отказаться от применения ремонтных размеров вкладышей, упростить их изготовление и снабжение ими ремонтных предприятий, Предлагаемая конструкция коленчатого вала и способ его изготовления обеспечивают связь параметров углублений с парамет рами шеек. Углубление не должно оказаться в зоне наибольших напряжений шейки, так как 15 в зоне ограниченной величиной 0,5R от каждого края шейки, что обеспечивает со. хранностьь усталостной долговечности коленчатого вала, Углубление также не может оказаться 20 уже исходной цилиндрической части, определяемой величиной (L — 2R), что не приводит к увеличению размеров шеек, и, как следствие, к:увеличению размеров шеек коленчатого вала и двигателя в целом. Кроме того, предлагаемая конструкция коленчатого вала и способ его изготовления обеспечивают: сохранность исходной геометрии галтелей шеек при восстановлении, что сохраняет усталостную долговечность 30 коленчатого вала; сохранность размера "опасного сечения", что.сохраняет усталостную долговечность коленчатого вала; сохранность при восстановлении длины шеек, что сохраняет ресурс вала по критерию прочности и износостойкости при динамических нагрузках, воэможность при восстановлении. создать наперед заданную величину припуска за счет толщины устанавливаемого в углублении элемента, что 40. позволяет отказаться от.применения ремонтных размеров вкладышей и упростить их изготовление и снабжение ими ремонтных предприятий, щего ремонта за счет возможности восстановления у коленчатого вала ресурса по износостойкости без потерь ресурса по сопротивлению усталости, в упомянутых кольцевых углублениях по асей их длине установлен зафиксированный кольцевой элемент из материала с заданными триботехническими свойствами, наружная цилиндрическая поверхность которого расположена не ниже кромок перехода от галтелей соответствующих шеек к углублению, длина I óãnóánåíèÿ, 1796781 радиус R галтелей шейки и длина L шейки связаны соотношением! -2В
3. Вал по и. 1. о т л и ч а ю щ и и с s Tåì, что элемент с заданными триботехническими свойствами вы,полнен из свернутой ленты. 4. Вал поп,1, отличающийся тем, что элемент с заданными триботехнически- 15 ми свойствами выполнен в виде нескольких сегментных вкладйшей. 5. Способ изготовления коленчатого вала, включающий изготовление коренных и шатунных шеек с галтелями, выполнение; 20 на шейках симметрично галтелям кольцевых углублений с плавным сопряжением с поверхностями шеек посредством галтельных переходов, отличающийся тем, что в кольцевых углублениях по всей их длине устанавливают с последующей фиксацией кольцевой элемент из материала с заданными триботехническими свойствами, наружную цилиндрическую поверхность которого располагают не ниже кромок перехода от галтелей соответствующих шеек к углублению, при этом длину углубления, радиус R галтелей шейки и длину L шейки выполняют, исходя из следующего соотношения размеров указанных параметров: ! — 2R S !. — R, а радиус r галтельных переходов углублений выполняют равным 0,5R. 6. Способ по п.5, отл ича ю щи и с я тем, что в кольцевые углубления устанавливают с последующей фиксацией сегментные вкладыши. 7. Способ по и. 5, отличающийся тем, что в кольцевые углубления устанавливают с последующей фиксацией свернутую в кольцо ленту. 3796781 (лоlерну то) Р7У у (ВЫЕМ, 2 I (nolepeymo) Я7 Г 1796781 1796781 Составитель Ф.Бурумкулов Техред М.Моргентал . Корректор Т.Палий Редактор Т.Шагова Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 637 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж 35, Рауеская наб.; 4/5
