Изготовление и упрочнение колнечатых валов
Применение углеродистых сталей для изготовления коленчатых валов. Конструктивные особенности и формы коленчатых валов. Рассмотрение основных составляющих элементов коленчатых валов. Способы упрочнения коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 19.12.2019 |
| Размер файла | 97,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Оренбургский государственный университет
ИЗГОТОВЛЕНИЕ И УПРОЧНЕНИЕ КОЛЕНЧАТЫХ ВАЛОВ
Мукатдаров Р.И., Хабибрахманов В.И.
К материалу коленчатых валов предъявляются весьма высокие требования. Для коленчатых валов обычно применяются углеродистые стали марок 35, 40, 45 и 50Г, которые по сравнению с легированными менее склонны к возникновению различного рода пороков и не требуют сложной термической обработки.
Коленчатые валы быстроходных двигателей, в зависимости от степени напряженности, изготовляют из сталей 45, 40Х, 30ХМА, 40ХНМА и 18Х2Н4ВА. Последняя отличается высокими показателями прочности и ударной вязкости, а также износостойкости.
Находят применение и коленчатые валы, изготовленные из модифицированного и высокопрочного чугуна (например, ВЧ50) с шаровидной формой графита для двигателей самого различного назначения.
Конструктивной особенностью коленчатого вала являются относительно короткие, но значительного диаметра коренные шейки, а также щеки относительно большей толщины.
Конструктивные формы коленчатых валов зависят от выбора материала (сталь, чугун), технологических возможностей получения заготовки (ковка, штамповка, литье), возможности сверления отверстия в шатунных шейках. Во многом конструктивные формы валов определяют стремление уменьшить массу и особенно силы инерции вращающихся масс путем устранения излишнего металла в местах, удаленных от оси вращения. С этой целью от прямоугольных форм щеки переходят к более рациональным. Наиболее полно этим требованиям удовлетворяет эллипсовидная форма щеки, однако изготовление ее дорого и сложно. Поэтому часто ограничиваются более простой прямоугольной формой щеки полученной механической обработкой.
По конструкции коленчатые валы бывают (в зависимости от типа, размера и других показателей двигателей) целыми и составными из двух-трех групп кривошипов (колен), которые, в свою очередь, бывают целыми, полусоставными (отдельно выполняется рамовая шейка) и составными (отдельное изготовление рамовых и мотылевых шеек). Различия в конструкции определяют и различия в технологическом, процессе изготовления коленчатого вала.
Коленчатый вал (рисунок 1) состоит из следующих основных элементов:
- коренных шеек 1, которыми вал опирается на коренные подшипники, расположенные в картере;
- шатунных шеек 11;
- щек 2 и 12, связывающих коренные и шатунные шейки; для уменьшения концентрации напряжений, места перехода шеек в щеки выполнены в виде закруглений 13, называемых галтелями;
- носка (переднего конца);
- хвостовика (заднего конца).
1 - коренная шейка; 2 - щека; 3 - упорные полукольца; 4 - нижний вкладыш пятого коренного подшипника; 5 - маховик; 6 - маслоотражатель; 7 - установочный штифт; 8 - болт крепления маховика; 9 - зубчатый венец; 10 - верхний вкладыш пятого коренного подшипника; 11 - шатунная шейка; 12 - щека; 13 - галтель; 14 - противовес; 15 - болт крепления противовеса; 16 - замковая шайба; 17 - шестерня коленчатого вала; 18 - ведущая шестерня привода масляного насоса; 19 - упорная шайба; 20 - болт; 21 - шкив; 22 - канал подвода масла в полость шатунной шейки; 23 - пробка; 24 - полость в шатунной шейке; 25 - трубка для чистого масла
Рисунок 1 Коленчатый вал дизеля Д-240
Способ упрочнения коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания заключается в индукционной закалке шеек, галтелей и торцов с последующей химико-термической обработкой. Указанный способ позволяет повысить долговечность, прочность, надежность, термостойкость и износостойкость коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания.
Азотирование. Недостатком при упрочнении коленчатых валов азотированием является недостаточная глубина азотированного слоя. Это не позволяет иметь достаточное количество ремонтных размеров для восстановления коленчатых валов в эксплуатации.
Упрочнение коленчатых валов, при котором сначала подвергаются азотированию поверхности коренных и шатунных шеек, а также поверхности галтелей, а затем индукционной закалке подвергаются только поверхности шеек. Недостатки этого способа упрочнения коленчатых валов - после индукционной закалки коленчатый вал коробится; исправление коробления правкой снижает прочность коленчатого вала, а исправление коробления шлифовкой шеек и галтелей коленчатого вала удаляет наиболее эффективную часть азотированного слоя. Поэтому этот способ упрочнения не применяется для коленчатых валов со значительными габаритными размерами. коленчатый вал двигатель сталь
Индукционная закалка шеек и, дополнительно, галтелей коленчатых валов с последующим стабилизирующим отпуском закаленных поверхностей и дополнительная шлифовка шеек и галтелей, с целью устранения коробления коленчатых валов, предшествует химико-термической обработке (азотированию, карбонитрированию, каталитическому азотированию, ионному азотированию, оксикарбонитрированию и др.) вышеупомянутых поверхностей. При индукционной закалке поверхности шеек, галтелей и торцов подвергаются упрочнению на значительную глубину (до 5 мм и более). Поэтому возникающее при индукционной закалке коробление коленчатого вала устраняется шлифовкой шеек и галтелей, после которой глубина упрочненного индукционной закалкой слоя на шейках и галтелях остается еще достаточной для обеспечения необходимой прочности коленчатого вала. Последующая химико-термическая обработка (азотирование, карбонитрирование, каталитическое азотирование, ионное азотирование, оксикарбонитрирование и др.) придает упрочненному индукционной закалкой слою повышенную твердость, термостойкость, задиростойкость и износостойкость.
Закалка ТВЧ повышает твердость, а следовательно, и износостойкость шеек коленчатого вала. Однако при обычно применяемой технологии закаленная зона на шейках расположена на расстоянии 8-10 мм от шеек, а галтели, являясь концентраторами напряжений, остаются незакаленными. Поэтому усталостные разрушения в зоне галтелей - одна из причин поломок коленчатых валов.
С целью повышения усталостной прочности коленчатые валы шести- и восьмицилиндровых двигателей упрочняют методом пластического деформирования путем обкатки галтелей роликами. Упрочнение осуществляется на специальных полуавтоматических станках, где одновременно обкатываются все галтели коренных и шатунных шеек за один цикл работы станка
Коленчатые валы современных высокофорсированных двигателей подвергаются упрочнению индукционной закалкой шеек и галтелей на переходе шеек в щеки. При этом критическим местом по прочности являются масляные отверстия в шейках.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Служебное назначение и требование к точности коленчатых валов. Материал и способы получения заготовок для коленчатых валов. Механическая обработка коленчатых валов. Токарная обработка коренных шатунных шеек. Обработка внутренних плоскостей и смазочных кан
реферат [16,5 K], добавлен 07.11.2004Условия работы, нагрузки коленчатых валов, природа усталостных разрушений. Виды повреждений и причины отказа, дефекты коленчатых валов судовых дизелей. Технологические методы восстановления и повышения износа. Определение просадки и упругого прогиба вала.
дипломная работа [3,2 M], добавлен 27.07.2015Формы валов и осей. Обеспечение необходимого вращения деталей. Материалы и термическая обработка для изготовления деталей. Углеродистые и легированные стали. Выбор стали для изготовления валов двигателей. Сравнительный анализ сталей 40, 40Х, 40ХФА.
реферат [732,1 K], добавлен 25.06.2014Поршневые двигатели внутреннего сгорания: общие сведения и классификация. Двигатель (дизель) Д-240, его устройство и характеристики. Кривошипно-шатунный механизм двигателя Д-240. Основные возможные неисправности коленчатых валов и способы их устранения.
реферат [1,5 M], добавлен 06.10.2013Классификация валов по геометрической форме. Изготовление ступенчатых валов. Материалы и способы получения заготовок. Технология обработки ступенчатых валов со шлицами (термообработка–закалка). Способы обтачивания наружных поверхностей, оборудование.
презентация [4,5 M], добавлен 05.11.2013Различие валов по назначению, форме, размерам, конструкционному материалу. Основные конструкторские базы валов. Группы и типы валов, применяемых в машиностроении. Технология токарной операции обработки вала с использованием самоцентрирующего люнета.
практическая работа [582,7 K], добавлен 25.12.2014Описание возможных дефектов работы коленчатого вала. Особенности наиболее рациональных способов восстановления дефектов. Разработка схемы и методики технологического процесса восстановления детали. Определение норм времени на выполнение операции.
контрольная работа [144,7 K], добавлен 23.01.2014Кинематический и силовой расчет привода. Материалы и термическая обработка колес. Выбор допускаемых напряжений при расчете цилиндрических зубчатых передач. Расчет диаметра валов. Материалы валов и осей. Расчетные схемы валов. Расчёты на прочность.
курсовая работа [587,6 K], добавлен 12.11.2003Основы старения и износов деталей судовых механизмов. Обнаружение усталостных повреждений коленчатых валов магнитопорашковым методом, восстановление их работоспособности нанесением покрытий. Точность сборки кривошипно-шатунного механизма судовых дизелей.
курсовая работа [591,1 K], добавлен 17.03.2015Анализ технологичности конструкции детали в зависимости от ее обработки в различных типах производства. Составление маршрута механической обработки, выбор структуры операции и необходимого оборудования. Расчет режимов резания и техническое нормирование.
дипломная работа [2,3 M], добавлен 26.03.2012Характеристика и анализ достоинств и недостатков методик финишной обработки длинных валов. Сущность и схема комбинированной обработки длинного вала. Способы оптимизации режимов резания при точении нежестких валов, разработка ее математической модели.
научная работа [467,2 K], добавлен 20.10.2009Определение статистической вероятности безотказной работы устройства. Расчет средней наработки до отказа топливных форсунок. Изучение зависимости от пробега автомобиля математического ожидания износа шатунных шеек коленчатого вала и дисперсии износа.
контрольная работа [211,1 K], добавлен 26.02.2015Кинематический расчет привода электродвигателя, определение требуемой мощности. Расчет быстроходного и тихоходного валов, подшипников. Проверочный расчет валов на прочность. Выбор смазки редуктора, подбор муфты. Проверка прочности шпоночного соединения.
курсовая работа [277,2 K], добавлен 12.06.2010Технологический процесс изготовления режущих пластин токарного обрезного резца. Режим термической обработки, структура и механические свойства стали для валов двигателей внутреннего сгорания. Характеристика быстрорежущих сталей. Явление хладноломкости.
контрольная работа [50,6 K], добавлен 25.08.2015Описание привода ленточного конвейера. Подбор электродвигателя. Расчет передач. Ориентировочный расчёт валов, подбор подшипников. Первая эскизная компоновка редуктора. Конструирование зубчатых колёс и валов. Схема нагружения валов в пространстве.
курсовая работа [177,2 K], добавлен 26.03.2004Схема механического привода шнека-смесителя, выбор материалов червячной передачи, определение допускаемых напряжений. Предварительный расчет валов и выбор подшипников. Нагрузки валов редуктора, выбор способа смазки и сорта масла. Уточненный расчет валов.
курсовая работа [618,6 K], добавлен 13.02.2023Проектный расчет валов. Выбор расчетной схемы и определение расчетных нагрузок. Расчет валов на статическую, изгибную прочность и жесткость. Проектирование выходного вала цилиндрического прямозубого редуктора. Расчет вала на сопротивление усталости.
методичка [1,5 M], добавлен 25.05.2013Расчет закрытой зубчатой передачи. Предварительный расчет валов. Расчет плоскоременной передачи. Подбор и проверка подшипников. Уточненный расчет валов. Проверка шпоночных соединений. Конструктивные элементы корпуса. Смазка редуктора, выбор посадок.
курсовая работа [199,7 K], добавлен 06.07.2013Выбор электродвигателя, кинематический расчет привода. Расчет зубчатых колес. Предварительный расчет валов. Конструктивные размеры шестерни и колеса, корпуса редуктора. Подбор подшипников и шпонок для валов. Первый этап компоновки редуктора. Выбор смазки.
курсовая работа [421,3 K], добавлен 29.02.2016Выбор электродвигателя и кинематический расчет. Расчет зубчатых колес, валов редуктора. Конструктивные размеры шестерни и колеса, корпуса и крышки. Проверка долговечности подшипников. Уточненный расчет валов. Выбор сорта масла. Посадки деталей редуктора.
курсовая работа [458,5 K], добавлен 18.01.2008
