Восстановление коленчатых валов

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Назначение и условия работы коленчатого вала

Коленчатый вал предназначен для восприятия усилия от поршней через шатуны и преобразования их в крутящий момент, передаваемый затем через маховик на трансмиссию. Изготовляют его из высокопрочной стали. Он состоит из коренных и шатунных шеек, щек и противовесов.

А также фланца для крепления маховика.

В передней части вала расположены шестерни привода на распределительный вал, а также шкив который служит для привода храповика и других элементов двигателя.

В подшипниках скольжения находятся опорные шейки вала, которые обычно называют коренными, в конструкции подшипников расположен вкладыши которые тоже называются коренными.

На коленчатом вале есть противовесы которые служит для уравновешивания центробежных сил, возникающих непосредственно при вращении коленчатого вала в двигателе.

Противовесы и щеки служат для соединения между собой коренных и шатунных шеек коленчатого вала.

Рис. 1 Коленчатый вал

1) противовес; 2 ) шестерня привода масляного насоса; 3) заглушка; 4) шпонка; 5) отверстия подвода масла к шатунным шейкам; 6) отверстия подвода масла в коренных шейках.

коленчатый вал дефект износ

В верхней части блока цилиндров закрепляются коренные ( опорные) шейки коленчатого вала.

Количество коренных и шатунных шеек их объем и форма непосредственно зависит от тактности двигателя, числа цилиндров и угол их расположения.

Вал изготавливается из специальной легированной стали горячей штамповкой.

К числу часто возникающих неисправностей коленчатого вала можно отнести всевозможные микротрещины, различные изгибы и изломы деталей, коррозия, механический износ, масляное голодание, задир вкладышей, трещины подшипников.

Для определения плотности сопряжения детали рассчитываемую на определение посадки непосредственно для вкладышей возможно определить по стыкам вкладышей, точнее их расположение, еще плотность посадки вкладышей определяется постукиванием медного молотка по боковым поверхностям вкладышей.

Плотность посадки вкладышей определяют в подшипниках по положению стыков вкладышей, они должны совпадать с плоскостью разъема крышки подшипника. Также плотность посадки контролируют путем постукивания боковых поверхностей вкладышей медным молотком.

Коленчатый вал подвергается большим нагрузкам.

На коленчатый вал воздействует множество сил, например, давление газов, также инерционные силы- эти силы возникают непосредственно при включении передачи и выжимании сцепления и особенно при выключении передачи при выжатом сцеплении.

В результате перегрева коленчатого вала может возникнуть его плохое поступление масла на смазку коленчатого вала, что приведет к масленому голоданию и следовательно к износу шеек вала и затем к капитальному ремонту двигателя.

Чаще всего коленчатые валы отправляют на ремонт когда они имеют большой износ резьбы для крепления храповика.

Рис.2 Виды износа коленчатого вала

Износ коленчатого вала носит очень сложный физико- химический характер, что обуславливается факторами которые влияют непосредственно на коленчатый вал: характер контакта детали, скоростная характеристика, материал из которого изготавливается коленчатый вал, опасное сопряжение основных деталей а также свойства поверхности детали.

Основным износом коленчатого вала считается механический износ.

Подвидом механического изнашивания является абразивное изнашивание и усталостный износ.

Абразивное изнашивание детали можно устранить с помощью наплавки детали, например, под слоем флюса также хромированием или железнением детали.

Следующий вид механического изнашивания- усталостное разрушение наступает в результате появления микротрещин на поверхности детали, которые затем переходят в перспективе в трещины и большие впадины, размер которых непосредственно пропорционален механическим свойствам металла который идет на изготовление детали, также зависит от давления контакта рабочих поверхностей.

К молекулярному механическому изнашиванию относится изнашивание возникающее в процессе схватывания металла и возникающих в результате трения неровностей сопряженной поверхности, в результате схватывания происходит процесс в результате которого деталь приходит в нерабочее состояние, на ней появляется деформация на поверхности появляются налипания и другие недопустимые повреждения детали в целом.

2. Особенности конструкции и дефекты коленчатых валов

Конструкционной особенностью коленчатого вала КамАЗ, является то, что он изготавливается из стали 42 ХМФА, по строению он имеет 5 коренных шеек и 4 шатунных шеек, которые расположены для обеспечения работы под углом в 90⁰.

В шатунной шейке для центробежной очистки масла имеется внутренние и закрытые полости, подача давления масла происходит с помощью насоса.

Для снижения риска осевых смещений вал крепится с помощью 4 полукольц, устанавливаемых в специально выточенных отверстиях.

Чтобы улучшить систему смазки детали в шатунных шейках ставится втулка, служащая для очистки масла.

Дефекты коленчатого вала

Двигатель подвержен различными неблагоприятными нагрузкам, одним из которых является пуск двигателя в холодных условиях, не качественное смазочное масло, при работе в запыленных условиях и т. д.

В результате чего сопрягаемые детали вала подвержены износу.

Самые распространенные дефекты коленчатого вала:

а) Царапины на шейках;

б) износ отверстий служащих под упорные полукольца;

в) прогиб;

г) износ маслосгонных канавок;

д) износ коренных и шатунных шеек;

Дефект 1. Износ отверстий служащих под упорные полукольца

Причины:

1) неисправность сцепления;

2) длительная стоянка автомобиля с выжатым сцеплением при работе двигателя;

3) выжатое не до конца сцеплении при движении автомобиля.

Действия: провести ремонт коленчатого вала.

Дефект 2. Затертости (царапины) на коленчатом вала.

Причины:

-пробег двигателя более 200 тыс. км без капитального ремонта;

-попадание металлических и абразивных частиц в моторное масло.

Действия:

Провести капитальный ремонт коленчатого вала при необходимости, моторное масло следует применять надлежащего качества и регулярно проверять уровень масла и герметичность системы смазки двигателя на подтеки, следить за давлением масла подаваемым масляным насосом, в предписанные нормы по обслуживанию.

Проверка на износ, эллипсность и конусность каждой шейки следует выполнять с помощью микрометра, промеряя каждую шейку в двух плоскостях.

Дефект 3. Прогиб вала

Выложить коленчатый вал на призмы и с помощью специального индикатора проверить коленчатый вал на изгиб, который по нормам должен быть не более 0,1 мм.

Дефект 4. Износ шеек

Шейки изнашиваются практически равномерно в пределах от 0,01 до 0,019 мм. Самый максимальный износ шатунных шеек составляет 0,102 мм, Коренные шейки изнашиваются практически равномерно на величину 0,04 до0,08 мм, но наибольший износ имеет четвертая шейка, а пятая шейка имеет наименьший износ по сравнению с другими шейками.

3. Способы повышения прочности коленчатых валов

1) Наклеп - при наклепе создается поверхностный слой с остаточными сжимающими напряжениями. Кроме того, при наклепе уничтожаются субмикроскопические трещины, являющиеся возможными источниками возникновения усталостного разрушения в случае прогрессивного увеличения под воздействием знакопеременных нагрузок.

Наклеп поверхностей создается обычно в местах возникновения концентрации напряжений и производится следующими способами: обкаткой галтелей роликами, обдувкой галтелей дробью; обжатием краев масляного отверстия шариком.

2) Азотирование -- это технологический процесс химико-термической обработки, при которой поверхность различных металлов или сплавов насыщают азотом в специальной азотирующей среде. Поверхностный слой изделия, насыщенный азотом, имеет в своём составе растворённые нитриды и приобретает повышенную коррозионную стойкость и высочайшую микротвёрдость. По микротвёрдости азотирование уступает только борированию, в то же время превосходя цементацию и нитроцементацию. После азотирования детали необходимо подвергать механической обработке очень осторожно, вследствие появления микроскопических трещин при шлифовании галтелей сопротивление усталости снижается.

4. Восстановление коленчатых валов

Способы восстановления коленчатых валов:

1)Шлифовка под ремонтные размеры.

Экономически и технически целесообразный метод для восстановления детали, но он является довольно- таки трудоемким.

2)Вибродуговая наплавка в водокислородной среде.

При этом виде восстановления ресурс коленчатого вала возрастает всего лишь на 50 тысяч километров, поэтому этот способ нерационален для восстановления коленчатых валов и применяется очень редко.

3)Однослойная наплавка под флюсом.

При таком виде наплавки наплавленный металл имел неоднородную структуру и твердость, содержит поры, трещины и шлаковые включения.

4) Наплавка в среде углекислого газа.

Рис. 3 Схема наплавки в среде углекислого газа.

При наплавке в среде углекислого газа структура металла меняется в худшую сторону на нем появляются микротрещины и поры, также снижается твердость металла.

5)Плазменная металлизация.

Рис.4 Схема плазменного напыления.

Плазменное напыление повышает износостойкость коленчатого вала, покрытие получается без дефектов, микротрещин, без пор и других неблагоприятных факторов, единственный недостаток этого метода это энергоемкость процесса и капитальные вложения.

6)Наплавка под легирующим флюсом по оболочке.

Деталь обвертывают, металлической оболочкой из листовой стали, плотно прижимают оболочку к поверхности детали с помощью специального приспособления и сваркой в среде углекислого газа прихватывают ее в стыке.

Рис. 5 Схема наплавки под флюсом по оболочке

1 -- патрон токарно-винторезного станка; 2 -- восстанавливаемая деталь; 3 -- слой шлака; 4 -- наплавленный металл; 5 -- флюс; 6 -- электродная проволока; 7 -- контакт провода от источника тока с электродной проволокой; 8 -- наплавочная головка; 9 -- бункер с флюсом; 10 -- контакт провода от источника тока с медной шиной патрона (деталью); е -- смещение электрода относительно вертикальной оси детали (эксцентриситет электрода)

Технология восстановления коленчатого вала

1) Моечная.

Очистить коленчатый вал в специальном моющем растворе, при температуре 60⁰С.

Поверхность должна быть очищена полностью, не допускается загрязнение или масляные пятна на поверхностях вала.

Трудоемкость 5 мин

2) Дефектовочная.

Определить геометрические параметры вала и рассмотреть трещины магнитным дефектоскопом МД-50.

Не допускаются трещины.

Трудоемкость-15 мин

3) Шлифовальная.

а) подготовительная для шатунных шеек.

Оборудование: круглошлифовальный станок.

б) подготовительная для коренных шеек.

Провести шлифовку под наплавку.

Оборудование: круглошлифовальный станок.

Трудоемкость - 18 мин.

4).Наплавка шатунных шеек.

Наплавить последовательно 1,2,3,4-е шатунные шейки до Ш 79,8 мм. Проволокой Нп - 30хГСА под флюсом Ан-348.

Трудоемкость - 15 мин.

5). Наплавка коренных шеек.

Наплавить последовательно 1,5,2,4,3-ю коренные шейки до Ш94,8+0,5 мм проволокой Нп-30хГСА под флюсом.

Оборудование: установка ОКС

Трудоемкость - 30 мин

6). Шлифовальная черновая

а) Для шатунных шеек.

Шлифовать до Ш79,2 -0,1 мм. последовательно 1,2,3,4 шатунные шейки на длине 75+0,2 мм, выдержав радиус кривошипов 47,5+0,1 мм, обеспечив Ra 1,6 мкм.

б) Для коренных шеек.

Шлифовать до Ш 94,6 мм. последовательно 2,3,4 коренные шейки на длине 29+0,5мм, выдерживая шероховатость Ra 1,6 мкм [8]. Оборудование: станок круглошлифовальный 3В423

Приспособления и инструмент: круг шлифовальный - ПП 900х50х305 15А 50 - ПСМ 17К5 35 м/с. 1 кл. А ГОСТ 2424-83.

Разряд работ - 3. Трудоемкость - 32 мин

7). Шлифовальная чистовая.

Шлифовать до номинального размера коренные и шатунные шейки

Оборудование: круглошлифовальный станок

Трудоемкость - 14 мин

8) Балансировочная.

Произвести балансировку коленчатого вала

Оборудование: Станок балансировочный КИ-4274.

Трудоемкость - 18 мин

9) Моечная.

Очистить коленчатый вал в специальном моющем растворе, при температуре 60⁰С.

Поверхность должна быть очищена полностью, не допускается загрязнение или масляные пятна на поверхностях вала.

Трудоемкость-5 мин

10) Контрольная.

Провести контрольный замер коренных и шатунных шеек, проверить на наличие дефектов, сколов, царапин и других геометрических неровностей детали.

Инструмент: микрометр.

Трудоемкость - 10 мин.

Размещено на Allbest.ru