Сталь для изготовления коленчатых валов

Коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания, он же коленвал — это однородная деталь (если состоит она из нескольких частей, то это составной вал) сложной формы в виде стержня с коленами, функция которой является преобразование возвратно-поступательного движения в крутящее.

Видео:Изготовление коленчатого вала на WFL M60Скачать

Металл коленвала

Коленчатый вал ДВС воспринимает большие нагрузки, поэтому он изготавливается с большим запасом прочности. Материалы для изготовления коленвала следующие:

• углеродистая сталь;
• хромомарганцевая сталь;
• хромоникельмолибденовая сталь;
• высокопрочный чугун.

Марки стали состава коленвала в порядке распространенности:

1. Сталь 45. Означает, что в сплаве металла содержится от 0,42 до 0,5 % углерода (С).
2. Сталь 45Х. Это конструкционный легированный сплав, в котором содержится хром в количестве 1%. Из справочников по ГОСТу хрома содержится в этой марке от 0,8 до 1,1 %.
3. Сталь 45Г2. Буква Г в шифре стали означает, что содержится марганец (Mn) в количестве 2%.
4. Сталь 50Г. Этот шифр обозначает, что это марганцевая сталь с содержанием 1% марганца (Mn) и 0,5% углерода (С).

Если в шифре сплава металла содержится более, чем 2,14% углерода (С), то — это чугун.

Марки стали коленвалов дизельных двигателей:

Видео:А вы знали как делают коленвал ? Изготовление коленвала в ГерманииСкачать

Элементы коленвала

Коленчатый вал (коленвал) ДВС состоит из:

1. Коренная шейка.
2. Шатунная шейка.
3. Щёки.
4. Передняя выходная часть вала или, по-другому — носок.
5. Задняя выходная часть вала, или, по-другому — хвостовик.
6. Противовесы.

Коренная шейка вала коленчатого вала — это специальное посадочное место для коренного подшипника, на котором сидит и вращается коленвал.

Обозначения рисунка «Коленчатый вал ДВС»:

1. Фланец маховика.
2. Противовесы.
3. Шатунные шейки.
4. Коренные шейки.
5. Щека.
6. Отверстия подвода масла к шейкам.
7. Противовесы.
8. Коренная шейка упорного подшипника.
9. Посадочное место звездочки (шестерни) привода распределительного вала.
10. Носок коленчатого вала.

В строении коленвала ДВС имеются коренные шейки, соединяющиеся с шатунныйми шейками посредством щёк. Помимо соединительной функции щек, они еще являются балансирами кривошипно-шатунного механизма, то есть выравнивают вес поршней и шатунов. Благодаря сбалансированному вращению коленвалу, двигатель работает плавно, без рывков.

На коренные и шатунные шейки надеваются подшипники скольжения, называемые вкладышами. Вкладыши тонкостенные располовинчатые из стальной ленты с антифрикционным слоем (то есть, устойчивым к трению).

Шатунная шейка является опорой для шатуна. Самой большой нагрузке в строении коленвала ДВС подвергаются места перехода от шеек к щекам.

Чтобы весь коленчатый вал двигателя не перемещался по оси, не имел осевой люфт, используется упорный подшипник скольжения. Подшипник скольжения удерживающий от перемещения по оси коленвала устанавливается на крайней или средней коренных шейках.

В конструкции шеек и щек коленвала конструкторами предусмотрены специальные отверстия для смазки. Через эти отверстия под давлением подается моторное масло к каждой шейке вала. Коренные шейки обеспечены такой индивидуальной смазкой. Через каналы в щеках, масло подается на шатунные шейки.

Задняя часть коленвала — это хвостовик, обеспечивающий передачу крутящего момента маховику, который закрепляется на хвостовике, а маховик, в свою очередь, передает вращение на коробку переключения передач.

Передняя часть коленвала — это носок. На носке монтируются такие детали:

• шестерня или звездочка привода распределительного вала (распредвала) газораспределительного механизма (ГРМ);
• шкив привода навесного оборудования. Кстати, как снять шкив коленвала, мы рассматривали подробно. Есть несколько способов.

На носке также монтируется, так называемый гаситель крутящих колебаний. Так как коленвал ДВС постоянно испытывает огромные нагрузки на кручение и излом, на носке необходимо подавлять вибрацию (колебания).

Гаситель вибраций коленвала состоит из двух дисков и растягивающегося элемента (резина, силикон, масляная жидкость, пружина). Вибрация на носке вала уменьшается благодаря гасителю крутильных колебаний.

Видео:Производство Коленвала)Скачать

Назначение коленвала

Во всех сложно-технических устройствах происходит возникновение одной одного вида энергии, которая кинематическими схемами преобразуется в другую, например, вращательное — в поступательное, и т.д.

В двигателе ДВС коленчатый вал — это сердце двигателя. Принцип работы коленвала следующий: когда поршень удалился на самое максимальное расстояние — щёки и шатун вытягиваются в одну линию. Далее, в рабочей камере сгорания цилиндра происходит взрыв топливно-воздушной смеси, из-за чего поршень опускается вниз с шатуном. Основание шатуна проворачивается вокруг оси шатунной шейки коленвала, так как шатун сидит на ней. После достижения поворота на 180 градусов, шатун начинает движение вверх и поднимает поршень. Таким образом происходит цикл вращения деталей цилиндро-поршневой группы.

Максимально удаленное и максимально приближенное расстояния от коленвала до поршней называются мертвыми точками, в мертвых точках скорость движения равна нолю.

Видео:Самая точная работа станка ЧПУ, способна сделать из куска металла коленвал для автомобиля.Скачать

Обработка коленвала.

Коленвалы ДВС в процессе изготовления подвергаются механической и химико-термической обработкам. Так как коленчатый вал двигателей — это сложное устройство с высокой точностью, оно делается с высокими квалитетами только на заводах. Механобработка вала, в основном, понятна многим — это изменение формы по заданным параметрам.

Химическая обработка коленвалов — это закалка током высокой частоты (ТВЧ), азотирование, закалка поверхностного слоя. Изношенные азотированные валы не шлифуют, они подлежат замене. Благодаря всем этим хим и термическим обработкам повышается прочность и износоустойчивость.

Видео:Как немцы делают огромные коленвалы.Скачать

Сталь для изготовления коленчатых валов

Видео:Восстановление коленчатых валов ПФ Универсал КоломнаСкачать

Материалы для коленчатого вала

Для изготовления коленчатых валов применяются стали 45, 45А, 40Х, 20Г2 и 50Г. В дизелях, работающих с давлением наддува рк ^ 0,15 Мн/м2 (1,5 кГ/см2), для коленчатых валов используют высоколегированные стали 18ХНМА, 18ХНВА и 40ХНМА с повышенными пределами текучести и прочности.

Обычно коленчатые валы изготовляют ковкой. В последнее время стали применять литые коленчатые валы из высокопрочного чугуна, модифицированного магнием, перлитного ковкого чугуна, легированного никельмолибдено-вого чугуна.

Наибольшее применение для литых коленчатых валов получил высокопрочный ВЧ 50-1,5 (НВ 187—255) и перлитовый чугун.

Литые коленчатые валы имеют следующие преимущества по сравнению с коваными: меньший расходметалла,сокращениечисла операцийпримеханическойобработке,возможность придания оптимальных форм в отношении распределения металла и повышения усталостной прочности.

Литые коленчатые валы из чугуна обладают лучшей способностью гашения крутильных колебаний.

Литые чугунные валы обладают меньшей прочностью (особенно на изгиб), чем штампованные стальные валы. Поэтому у чугунных валов увеличивают диаметры шатунных и коренных шеек, толщину щек и радиусы галтелей. Чугунные коленчатые валы изготовляют полноопорными. Шейки чугунных валов имеют высокую износостойкость, что позволяет применять подшипники из свинцовистой бронзы.

Масса обработанного литого коленчатого вала на 10—15% меньше массы кованого.

После ковки коленчатые валы отжигают или нормализуют для снятия внутренних напряжений и понижения твердости до НВ 163—269,чтобы облегчитьмеханическую обработку.После механической обработки коленчатые валы перед шлифованием подвергают вторичной термической обработке (закалка и отпуск), что значительно улучшает их механические свойства и повышает поверхностную твердость шеек. Обычно вторичная термическая обработка производится с нагревом т. в. ч. (токами высокой частоты).

Глубина закаленного слоя должна быть не менее 3—4 м.и, чтобы после перешлифования шеек коленчатого вала под ремонтные размеры толщина закаленного слоя была не менее 1 мм. Твердость шеек коленчатого вала из стали 50Г HRC52—62, а из стали 45Г2 — HRC48—50.

Видео:Изготовление коленчатого вала двигателяСкачать

Материалы коленчатых валов

Коленчатые валы могут быть изготовлены стальными кованными, стальными штампованными, чугунными литыми.

Применение углеродистой стали для изготовления коленчатых валов для двигателей малой и средней напряженности объясняется низкой стоимостью теромобработки и хорошими механическими свойствами этих сталей.

Читайте также: Ремонт карданного вала в солнечногорске

Для подавляющего большинства коленвалов стационарных, судовых и тепловозных дизелей чаще применяют стали 35, 40, 50, 35Г, 40Г, 45Г, 50Г и др. Валы быстроходных двигателей изготовляют из тех же сталей, а также из хромовых, хромоникелевых, хромомолибденовых (40Х, 40ХН, 35ХМ, 30ХН2МА, 18Х2Н4МА и др.). Для коленвалов автомобильных и тракторных двигателей применяют стали 45,50Г, 40Х, 45Г2, 38ХГН, 40ХН2МА.

Стали, легированные ванадием, хромом, молибденом, никелем имеют повышенную твердость, пластичность, износостойкость (30ХМА, 20ХН3А, 38Х2МЮА, 40Х2Н2МА, 25Х2Н4МА, 38Х2МЮА и др.) и служат для изготовления коленчатых валов дизелей повышенной мощности.

В двигателях тракторной, автомобильной техники в последнее время нередко применяют литые коленчатые валы из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом. Эта технология, известная еще с советских времен, снова стала популярной.

Изготовление литых чугунных валов технологически проще и существенно дешевле. Причем экономия металла увеличивается по мере усложнения конструкции вала, износостойкойсть шеек вследствие большего наличия в чугуне графита возрастает, надежность работы вала благодаря большой циклической вязкости чугуна повышается. Однако при изготовлении чугунных коленвалов особую роль играет качественное литье на современном оборудовании с целью исключения литейных пороков. Также прочностные свойства литого коленчатого вала полностью зависят от свойств используемого материала. В случае использования высокопрочных марок чугуна ВЧ или специального модифицированного чугуна марок СЧ коленчатый вал имеет достаточные характеристики прочности и не нуждается в дальнейшей термообработке. Литой коленчатый вал имеет равномерную твердость по всему сечению и она не снижается после шлифовки.

Как всегда, Вы можете получить подробную и персональную консультацию по телефону
т. 050-40-08-705, 098-79-33-152
Пожалуйста, если вам было интересно, поделитесь ссылкой на сайт и статью, с теми кому это важно, не прячьте это от своих друзей.

Видео:Станок Saritas STH2200Скачать

Технология производства коленчатых валов

Коленчатые валы относятся к числу наиболее ответствен­ных деталей ДВС, работающих в условиях знакопеременных динамических нагрузок. Шейки коленчатых валов испыты­вают высокие удельные нагрузки при наличии трения сколь­жения.

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.

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, ЗОХМА, 40ХНМА и 18Х2Н4ВА. Последняя отличается высокими показателями прочности и ударной вязкости, а так­же износостойкости.

Для улучшения поверхностной твердости и износостойко­сти шеек валов их подвергают закалке токами высокой ча­стоты до 50-55 HRC. Твер­дость шеек и усталостную прочность всего вала из сталей 18Х2Н4ВА и 40ХНМА иногда повышают азотированием, местным наклепом и дробеструйной обработкой.

Находят применение и коленчатые валы, изготовленные из модифицированного и высокопрочного чугуна (например, ВЧ50) с шаровидной формой графита для двигателей самого различного назначения.

Заготовки коленчатых валов получают свободной ковкой, штамповкой и отливкой.

Свободной ковкой получают заготовки валов крупных дви­гателей, выпускаемых малыми сериями, для которых нецеле­сообразно делать сложные и дорогие штампы. Из-за слож­ности конфигурации валов заготовки только отдаленно напо­минают окончательную форму, поэтому при обработке уда­ляется большое количество металла.

При свободной ковке обжимаются только рамовые шейки (рис. 10, а). Колена выполняются способом передачи металла. На протянутой из слитка пластине делают кузнечным топо­ром с двух сторон надрубку, а затем отжимают металл трех­гранником. Передвигают несколько ниже боек и смещают металл. Последовательно путем передачи металла образуют колена I, II, III. Затем, делая по концам заготовки уступы, получают концевые рамовые (коренные) шейки, фланец и пробные бруски (рис. 10, б). Для получения колен, распо­ложенных под углом, одно колено зажимают между бойка­ми, а соединение с другим разворачивают рычагом и краном (шейку предварительно нагревают во избежание разрыва металла).

Рис. 10. Заготовки коленчатых валов

В валах, откованных подобным образом, мотылевые шейки получают вырезкой металла в сплошных коленах (рис. 10, б), что является существенным недостатком данного способа, так как при этом перерезаются волокна и ослабляется прочность металла вала.

Заготовки валов быстроходных двигателей, выпускаемых, как правило, большими сериями, получают штамповкой в за­крытых штампах (при значительных размерах валов штам­повка производится по частям в секционных штампах). При этом методе волокна в заготовке идут по контуру вала без отрыва.

Небольшие валы штампуют из проката, более крупные — из слитков. Для удаления пороков с наружной поверхности слиток подвергается механической обработке, затем его слегка осаживают по оси и протягивают на пластину.

Непосредственно после ковки (штамповки) заготовки под­вергают термической обработке: обычной нормализации (при t = 850 °С) для углеродистых и низколегированных ста­лей и высокой нормализации для легированных сталей (например, для 18Х2Н4ВА при t = 950 °С). Цель термо­обработки — улучшить структуру металла после возможного перегрева или наклепа при ковке, устранить напряжение и облегчить последующую черновую обработку на станках.

Литые заготовки получают в земляных формах (для крупных двигателей), при этом шейки отливаются полыми, или в оболочковых формах (для автотракторных двигателей). Литые заготовки подвергаются рентгенографическому контролю для выявления внутренних скрытых раковин.

Требования к механической обработке заготовок коленчатых валов следующие:

1) оси всех рамовых шеек должны лежать на одной пря­мой. Несоосность рамовых (коренных) шеек при соосных опо­рах рамы приводит к появлению в вале дополнительных на­пряжений (постоянного знака) и к увеличению опорных ре­акций. Допуск абсолютного радиального биения составляет 0,03-0,04 мм при d_Ш £ 180 мм и 0,05-0,06 мм для шеек большего диаметра (абсолютное биение — биение шейки относительно оси, про­ходящей через крайние рамовые шейки), допуск относитель­ного радиального биения соседних коренных шеек — не более 0,02 мм при d_Ш £ 180 мм и не более 0,03-0,04 мм для большего диаметра;

2) ось каждой мотылевой (шатунной) шейки должна быть параллельна оси рамовых шеек. Допуск параллельно­сти осей — 0,03 мм на 100 мм длины;

3) торцевая плоскость соединительного фланца должна быть перпендикулярна к оси вала. Допуск торцевого биения при жестком соединении фланца — не более 0,005 мм на каждые 100 мм диаметра, при прочих соединениях — не бо­лее 0,03 мм на 100 мм диаметра.

4) углы разворота между мотылями относительно любого мотыля, принятого за базу, должны быть выдержаны в пре­делах ± 30 °;

5) обработка по размерам (рис. 11) ведется с точностью, указанной в табл. 3;

Рис. 11. Обрабатываемые поверхности коленчатого вала

Точность обработки коленчатого вала

Читайте также: Технологическая карта по ремонту компрессора зил 130

6) механические свойства валов должны соответствовать показателям, установленным в зависимости от марки стали и категории прочности. Обязательными по­казателями механических свойств являются предел текуче­сти, относительное сужение, ударная вязкость и твердость;

7) каждый коленчатый вал должен быть динамически сбалансирован. Одно- и двухколенные валы, а также валы, работающие с частотой вращения n-1, допуска­ется балансировать статически. Допускаемый дисбаланс ука­зывается в рабочем чертеже;

8) шероховатость обработанных поверхностей коленча­тых валов указана в табл. 4.

Шероховатость обработки коленчатого вала

Применяется следующий технологический процесс изготовления коленчатого вала двигателя средней мощности при мелкосерийном производстве из цельнокованой заготовки с учетом:

1) обдирочные операции отделяются от чистовых;

2) наибольшие трудности в механической обработке ко­ленчатых валов обусловливаются их относительно малой жесткостью, поэтому для обеспечения наименьших деформаций валы устанавливают и закрепляют по поверхностям, рас­положенным как можно ближе к обрабатываемым частям вала;

3) пробные бруски у легированных сталей обычно отрезаются в механическом цехе после термообработки, у угле­родистых сталей — в кузнечном цехе после поковки вала.

— операция 05 — проверка поковки, разметка под обработку. В механический цех поковка может поступать либо в виде пластины, либо в уже частично обработанном виде (рамовые шейки предварительно образованы, колена развернуты — рис. 10, б). Ниже рассматривается второй случай. Операция производится на разметочной плите с помощью обычных приспособлений;

— операция 10 — зацентровка торцев на горизонтально-сверлиль­ном или специальном центровочном станке;

— операция 15 — обдирка рамовых шеек, наружных сторон щек, затылков мотылей, скосов. Операция выполняется на круп­ногабаритном токарном станке, как правило, снабженном двумя или четырьмя суппортами, которые располагаются с передней и задней сторон станка. Вал устанавливают одним концом в кулачки патрона, другой конец поддержи­вается центром. Прежде всего производят обдирку и обточку шеек под люнеты, причем вначале обтачивают крайнюю шейку со стороны задней бабки. Чтобы избежать быстрого износа и разработки центрового отверстия, используют вра­щающийся задний центр. После обработки крайней шейки вал снимают с центра и устанавливают на люнет. Обработка в люнетах дает возможность снимать стружку большого се­чения, не опасаясь прогиба вала. После черновой обточки оставляют припуск 3-5 мм на сторону для чистовой обработки;

— операция 20 — фрезерование боковых поверхностей щек. Операция производится на продольно-фрезерном станке при установке коленчатого вала в призмах. Установочной базой слу­жат рамовые шейки. На чистовую обработку оставляют припуск около 5 мм;

— операция 25 — разметка контура мотылей для вырезки ме­талла (формирование мотылей). Поскольку вырезка может производиться несколькими способами (высверливанием, выстрогиванием и др.), то и разметка производится по-разному. В первом случае по контуру мотыля размечают и закернивают все отверстия, подлежащие сверлению, с перекрытием друг друга на 2-3 мм; во втором размечается только гра­ница долбления и два вспомогательных отверстия в углах контура для поворота и вывода резца (рис. 10, в);

— операция 30 — вырезка (высверливание) металла для обра­зования кривошипа (мотыля). Удаление металла может производиться следующими способами:

— вырезка круглой или ленточной пилой;

Метод высверливания материала требует последующей зачистки долблением оставшейся зубчатой поверхности, что­бы при обточке мотылевой шейки предохранить резец от ударов.

Весьма производительный метод — газовая резка. Ранее считалось, что она вредно влияет на структуру металла. Однако, оставляя припуски 5-10 мм, можно в дальнейшем полностью удалить дефектный слой;

Рис. 12. Обточка мотылевых шеек вала на станке с вращающимся суппортом

— операция 35 — черновая обточка мотылевых шеек и внутрен­них сторон щек. Применяется специальный станок с вра­щающимся суппортом (рис. 12). Коленчатый вал уклады­вают рамовыми шейками как базовыми поверхностями на призматические стойки 10, установленные на станине стан­ка 9. Коленчатый вал закрепляют неподвижно. Корпус 7 суппорта может передвигаться вдоль станины 9станка; кроме того, он снабжен направляющими 8 для поперечного пере­мещения. Внутри корпуса суппорта помещено кольцо 3, снабженное зубчатым ободом 4и получающее вращательное движение от червяка 5, — таким образом осуществляется главное движение инструмента. К кольцу прикреплены две призматические направляющие 2, по которым в радиальном направлении передвигаются два суппорта 1с резцами. Дви­жение передается от электродвигателя 6.

Ось обрабатываемой мотылевой шейки совмещают с осью вращающегося кольца поворотом коленчатого вала вокруг оси и поперечным передвижением корпуса суппорта 7. Для проверки установки вала служит скоба 11, которой измеряют расстояние от накерненного центра мотылевой шейки на наружной стороне щеки до внутреннего пояска на вращаю­щемся кольце. При обточке шейки резец подается продоль­ным движением корпуса. Для подрезки внутренних сторон щек подачу осуществляют радиальным перемещением суп­портов с резцами. Одновременно обтачивают закругления на нижних поверхностях щек.

При отсутствии станка с вращающимся суппортом моты левые шейки обтачивают на токарных станках (рис. 13). На концы коленчатого вала надевают диски 5, снабженные центровыми втулками 2, положение которых должно соответ­ствовать осям обтачиваемых мотылевых шеек.

Рис. 13. Обточка мотылевых шеек на токарном станке

Диски для вала устанавливают на плите, тщательно выве­ряя их угловое положение по разметочным рискам. Чтобы увеличить жесткость вала и уменьшить деформации, между щеками и дисками по оси центров станка устанавливают распорки 3, а не обрабатываемые в данной установке мотыли скрепляют планками 4и болтами. Вращение валу передают поводком через отверстие 6в диске. Из-за вращения боль­ших неуравновешенных масс такой метод малопроизводите­лен и недостаточно точен. Прикрепление к планшайбе тяже­лого свинцового противовеса 1 лишь частично устраняет этот недостаток;

— операция 40 — сверление отверстий в шейках. Отверстия в рамовых шейках обрабатывают на универсально-расточ­ном или горизонтально-сверлильном станке. Их сверлят спи­ральными сверлами, а затем растачивают борштангой с рез­цами. Подобным же образом обрабатывают отверстия в мотылевых шейках. Если эти отверстия недоступны для обра­ботки инструментом, установленным в шпинделе станка (мешают фланцы или соседние колена), то используют угло­вые машинки с коническими передачами с приводом от элек­тродвигателя или станка;

— операция 45 — термообработка. Для углеродистых сталей — отпуск (нагрев до 600-650 °С и охлаждение с печью), для легированных сталей — закалка при 800 °С и высокий отпуск при 500 °С;

— операция 50 — разметка под обработку боковых и наружных плоскостей, скосов и затылков щек — производится на разме­точной плите;

— операция 55 — чистовая строжка или фрезеровка боко­вых сторон щек — производится на поперечно-строгальном или фрезерном станке;

— операция 60 — окончательная обточка затылков, скосов и наружных плоскостей щек — выполняется на токарном станке при установке в центрах;

— операция 65 — перецентровка вала. Необходимость этой операции обосновывается тем, что при обработке затылков, скосов, наружных сторон щек (особенно при обдирочных операциях) центровые отверстия разбиваются и уже не мо­гут служить надежной установочной базой при обработке рамовых шеек. На универсально-расточном станке растачи­вают пояски в отверстиях рамовых шеек по концам вала. В эти пояски вставляют центровые пробки для последующей установки вала в центры токарного станка.

Читайте также: Валы волы что они обозначают

В некоторых случаях перецентровку производят после термообработки, а обработку затылков, скосов наружных плоскостей щек — в одной операции с обработкой рамовых шеек;

— операция 70 — окончательная обточка рамовых шеек.

Для обеспечения надлежащей точности обработку проводят в следующей последовательности. Сначала обрабатывают все шейки с припуском 0,4-0,5 мм на сторону, идя от крайних шеек к средним с установкой люнетов под обрабо­танные шейки. Последние проходы часто ведут резцами с широкой режущей кромкой при глубине резания 0,1 мм и подаче 10-15 мм/об. Галтели обрабатывают широкими фасонными резцами;

— операция 75 — чистовая обточка мотылевых шеек и вну­тренних сторон щек — производится на станке с вращаю­щимся суппортом. Ось мотылевой шейки совмещают с осью вращающегося кольца. В этой же операции может произво­диться полировка мотылевых шеек. Тогда на суппорте вместо резцов закрепляется деревянная колодка с наждачным полотном;

— операция 80 — разметка отверстий на фланце и шпо­ночного паза для посадки шестерни привода;

— операция 85 — сверление наклонных смазочных отвер­стий — производится на радиально-сверлильном станке, устанавливая вал под углом. У крупных валов эту операцию про­изводят на универсально-расточном станке;

— операция 90 — сверление и зенкерование отверстий во фланце с припуском и развертывание их совместно с флан­цем присоединяемого вала — производится на горизонтально-сверлильном или универсально-расточном станке;

— операция 95 — фрезерование шпоночного паза на верти­кально-фрезерном станке;

— операция 100 — отделка рамовых шеек. Применяется шли­фование, полирование, чаще микрошлифование (суперфини­ширование). Для последнего создан ряд специальных стан­ков, где бруски автоматически прижимаются к шейкам вала, а также специальные приспособления, позволяющие произво­дить суперфиниширование на токарном станке. Суперфини­ширование производится абразивными брусками с зерни­стостью 400-600. Продукты износа брусков с частицами металла смываются струей керосина. Припуск на суперфини­ширование составляет 0,003-0,015 мм.

Полирование производится эластичными кругами, на ко­торые нанесена абразивная паста. Круги изготавливаются из войлока, фетра, бязи, парусины и кожи; скорость враще­ния кругов до 40 м/с.

Суперфиниширование и полирование не устраняют по­грешности формы.

Притирка применяется в тех случаях, когда необходимо обеспечить высокую точность размеров и требуемую шерохо­ватость поверхности шейки. Она производится чугунными или медными притирами с притирочными пастами, состоя­щими из мелкозернистого абразивного порошка, смешанного с парафином, маслом, керосином и другими жидкостями. Припуск на притирку 0,005-0,020 мм.

Шлифование мотылевых шеек коленчатых валов меньших размеров может производиться на специальных шлифоваль­ных станках, чаще всего с двухсторонним приводом (рис. 14).

Рис. 14. Шлифование мотылевых шеек

Вал концевыми коренными шейками устанавливают в па­троны 1 с эксцентрично расположенными гнездами 4. Все мотылевые шейки шлифуют на одном станке с трех позиций. Для этого на конец вала надевают делительный диск 3, снаб­женный тремя пазами 5для фиксирующего штифта 2. Поло­жение паза 5 при надевании диска должно строго соответ­ствовать отверстию ближайшей мотылевой шейки, что про­веряется специальным калибром. На каждой позиции шли­фуют пару мотылевых шеек, расположенных в одной плос­кости. Шлифуемые шейки поддерживают люнетами 6. При шлифовании шеек используют приборы с индикаторами, поз­воляющие измерять диаметр во время работы станка;

— операция 105 — балансировка коленчатого вала — производится на специальном балансировочном приспособле­нии (статическая балансировка) или балансировочном стан­ке (динамическая балансировка).

Балансировка коленчатых валов. На балансировку коленчатого вала следует обратить са­мое серьезное внимание, ибо при значительной частоте вра­щения неуравновешенные массы вызывают вибрацию, повы­шенный износ и даже нарушение правильного функциониро­вания двигателя.

Устранение неуравновешенности решается путем включе­ния в технологический процесс изготовления операции балан­сировки — статической или динамической. Балансировку не следует смешивать с уравновешиванием поршневых двига­телей, при котором решается чисто конструктивная задача взаимного уравновешивания в самом двигателе сил инерции движущихся частей.

Статическая балансировка. При вращении вала, когда центр тяжести его не лежит на оси вращения, возникает центробежная сила

где m — масса вала, равная G/g; r — расстояние центра тяжести вала от оси вращения; w — угловая скорость вращения, равная (πn)/30; n — частота вращения вала; G — вес вала.

Неуравновешенность вала может являться следствием не только его неправильного изготовления и сборки, но и не­равномерной плотности металла.

Задачей статической балансировки является совмещение центра тяжести коленчатого вала с осью вращения. Процесс осуществляется с помощью приспособления, состоящего из двух параллельных пластин-ножей. Коленчатый вал с неуравновешенной массой, перекатываясь по ножам, самоустанав­ливается так, что его центр тяжести занимает низшее поло­жение. Уравновешивая вал путем удаления металла или до­бавления противовеса, добиваются его нейтрального положения. Таким образом центр тяжести вала совмещают с осью вращения и устраняют действие центробежной силы Q.

Динамическая балансировка. Рассмотрим два случая неуравновешенности (рис. 15).

В первом случае (рис. 15, а) отношение длины к диаметру невелико. Предположим, что влияние неуравновешенности сводится к действию груза М, расположенного в какой-либо точке на окружности диска.

При балансировке важно обеспечить положение центра тяжести диска на оси вращения, что достигается прикреп­лением груза М₁. Причем взаимное расположение грузов М и М₁ по длине диска в данном случае не играет существен­ного значения, так как длина диска невелика.

Во втором случае (рис. 15, б) длина детали значительно больше диаметра. Балансируя эту деталь статически, мы находим значение неуравновешенной массы. Однако здесь уже не безразлично положение уравновешивающего груза по длине, так как в случае расположения его в точках А или В при вращении детали возникает момент от пары цен­тробежных сил, равный соответственно mrw 2 l₂ или mrw 2 l₁ (М=М₁=М₂).

Рис. 15. Балансировка коленчатых валов

Отсюда следует, что при балансировке длинной детали (в частности, коленчатого вала) необходимо обеспечить сов­падение оси вращения с осью инерции.

Балансировка, обеспечивающая соблюдение такого усло­вия, называется динамической. Динамическое уравновеши­вание коленчатых валов основано на теоретической предпо­сылке, что любое число центробежных сил, действующих на вал, может быть приведено к двум равнодействующим цен­тробежным силам, приложенным в плоскостях двух крайних торцов вала. При динамической балансировке добиваются уравновешивания как центробежных сил, так и пары сил. Следует отметить, что динамическое балансирование предпо­лагает наличие и статического балансирования.

В процессе динамической балансировки:

— определяют значение и направление неуравновешен­ных сил;

— устраняют неуравновешенность, прибавляя или снимая уравновешивающие массы в двух произвольно выбран­ных плоскостях приведения, расположенных перпендикулярно к оси вращения.

Принцип работы балансировочных станков состоит в том, что вал устанавливается на две упругие опоры, поддержи­ваемые пружинами. При вращении неуравновешенного вала возникают колебания опор. Эти колебания измеряют при наибольших амплитудах, т.е. в условиях резонанса вала и опоры.

Балансировку выполняют сначала в одной плоскости при­ведения, для чего одну опору жестко закрепляют. Колебания системы происходят в вертикальной плоскости относительно неподвижной опоры. Для уравновешивания к валу прикреп­ляют грузы. Затем таким же образом уравновешивают вал и в другой плоскости, закрепляя уже другую опору.

Избыточные массы удаляют фрезерованием.

В настоящее время балансировочные станки снабжаются электрическими и оптическими устройствами. В частности, на станках с упругими опорами используют электрические методы компенсации дисбаланса с использованием индукци­онных датчиков.

• Свежие записи
  • Чем отличается двухтактный мотор от четырехтактного
  • Сколько масла заливать в редуктор мотоблока
  • Какие моторы бывают у стиральных машин
  • Какие валы отсутствуют в двухвальной кпп
  • Как снять стопорную шайбу с вала

  
  

  источники:

  https://evakuatorinfo.ru/stal-dlya-izgotovleniya-kolenchatyh-valov

  🌟 Видео

  Производство крупных коленваловСкачать

  

  Manufacturing of Truck CrankShafts // The Most Amazing Production & Machining Complete ProcessСкачать

  

  Строение и функция коленчатого вала (3D анимация) - Motorservice GroupСкачать

  

  Шлифовка коленчатых валов (отечественного и импортного производства)Скачать

  

  Изготовление коленвалаСкачать

  

  Изготовление коленвалаСкачать

  

  Токарная обработка коленчатого валаСкачать

  

  Изготовление самых больших в мире коленвалов ! ЖестьСкачать

  

  Шлифовка коленчатых валов. Устройство станкаСкачать

  

  Восстановление коленчатых валов ПФ Универсал КоломнаСкачать

  

  Немецкие технологии производства огромные размеры коленчатого валаСкачать

  

  Изготовление ободов из нержавеющей сталиСкачать