Тема: Усунення дефектів деталей класу «круглі стрижні». Ремонт колінчастих валів.

План

1. Ремонт деталей класу «круглі стержні».

2. Ремонт колінчастих валів.

Ремонт деталей класу «круглі стержні».

До класу деталей "круглі стержні" ставляться деталі, які мають циліндричну форму, і коли їхня довжина значно перевищує діаметр. До таких деталей ставляться поршневі пальці, осі приводу зчеплення, валики водяного насоса, шворні, осі блоку шестерень заднього ходу, штовхальники, вали коробок передач, карданні вали й хрестовини карданів, вали й півосі задніх мостів, поворотні цапфи. вали рульового керування, впускні випускні клапани, колінчаті й розподільні вали й ін. Вони виготовляються з конструкційних середньовуглеродистих легованих сталей, високоміцного чавуну. Залежно від призначення й умов роботи деталі даного класу можуть мати шейки, отвору, різьблення, шпонкові канавки, шліци, виточення, жолобники, зуби, кулачки, торцеві поверхні, фланці й поверхні, що працюють при різних видах тертя й навантаженнях. Робочі поверхні в більшості випадків піддають загартуванню струмами високої частоти або цементації з наступним загартуванням і низькотемпературною відпусткою. Залежно від відношення довжини до діаметра розрізняють тверді (не більше 12) і нежорсткі (більше 12) стержні.

У процесі експлуатації деталі піддаються: періодичним навантаженням від сил тиску газів й інерції мас. що рухаються, які викликають змінні напруги в її елементах; тертю шийок об вкладиші підшипників; тертю при високих питомих тисках і навантаженнях при наявності абразиву; динамічним навантаженням; вигину й скручуванню й т.д. Для них характерні наступні види зношування - окисний і порушення міцності за рахунок стомленості, молекулярно- механічний, корозійно-механічний абразивний. Вони характеризуються наступними явищами - утворенням продуктів хімічної взаємодії металу із середовищем і руйнуванням окремих мікрорайонів поверхневого шару з відділенням матеріалу; молекулярним схоплюванням, переносом матеріалу, руйнуванням виникаючих зв'язків, вириванням часток та ін.

При нормальних умовах експлуатації основний дефект деталей цього классу - зношування. Перевантаження й утома металу, порушення змащення тертьових поверхонь викликають нагрівання й деформацію деталі, інтенсивне зношування, задири та схоплювання на поверхнях тертя. Наслідком утоми матеріалу деталі може бути їхня поломка. Велика різноманітність зовнішніх факторів, що впливають на умови роботи деталей, приводить до зміни швидкості зношування їхніх поверхонь і випадковому сполученню дефектів.

Характерні дефекти - це зношування шийок, ушкодження або зношування різьбових поверхонь, не площинність, биття привалочних поверхонь фланців, зношування гнізд під підшипники, зношування ексцентриків і кулачків, зношування шліців, ушкодження настановних поверхонь. зношування зубів.

Тріщини на шейках деталей є однієї з основних причин їхнього вибракування. Так. наприклад, для колінчатих валів - це приблизно 9...16 % валів, що надходять у капітальний ремонт. Колінчаті вали можуть вибраковуватися з наступними тріщинами: на жолобниках корінних і шатунних шийок; на циліндричній частині шийок на відстані менш 6 мм від торців шийок; на крайках отворів масляних каналів при довжині тріщини понад 15 мм розташуванні її під кутом більше 30 ° до осі шийки; тріщини, що перебувають на відстані друг від друга менш 10 мм і розташовані під кутом більше 30 ° до осі вала; більше восьми тріщин довгої менш 5 мм на циліндричній частині шийок й у крайок отворів масляних каналів; більше трьох тріщин довжиною понад 5 мм.

Ремонт колінчастих валів

Зношування поверхонь деталі усувається різними способами – обробкою під ремонтний розмір, пластичною деформацією, установкою додаткової ремонтної деталі, накаткою, наплавленням, напилюванням металів і полімерів й ін. На вибір способу відновлення поверхонь деталей впливають умови роботи деталі, якість її поверхні, виробнича програма й економічна доцільність.

Найбільш складними деталями цього класу є колінчаті вали. Вони вимагають найбільшої кількості основних допоміжних операцій.

Більшість зношених валів мають прогин, величину якого контролюють при установці їх крайніми корінними шийками на призми індикатором, що закріплений на штативі. Вал повертають у призмах вручну, спостерігаючи за показаннями індикатора. Різниця між крайніми показаннями індикатора за один оборот колінчатого вала являє собою значення прогину. Якщо прогин перевищує значення, зазначене в технічних умовах, то його усувають виправленням. Якщо значення прогину менше, те вал не правлять, а шліфують під ремонтний розмір. Виправлення вала методом статичного вигину. При даному методі виправлення проводять на гідравлічних пресах шляхом навантаження й розвантаження вала. Залежно від прогину й досвіду працівників залежить число навантажень, їхня величина й напрямок. Процесс навантаження повторюють доти , поки прогин осі вала не стане менше допустимого. Недолік даного методу - зниження міцності за рахунок стомленості та пластичності вала, тому що в зоні жолобів шатунних шийок можуть розвиватися старі й зароджуватися нові мікро- і макротріщини, а також можливе повернення прогину.

Виправлення вала методом карбування. Цей метод найбільше успішно варто застосовувати для виправлення валів двигунів з рядним розташуванням циліндрів, що мають аварійні прогини до 0,75 мм (биття 1.5 мм). Зниження міцності за рахунок стомленості не спостерігається, зберігається висока стабільність форми деталі в експлуатації. Карбування жолобів виконують клепальним пневматичним молотком КМП-14М або ручним слюсарним молотком масою 0,8 кг зі спеціальними бойками, розміри яких повинні відповідати розмірам жолобів. Перед карбуванням у вала визначають місце й напрямок більшого вигину, після чого його встановлюють на призми максимальним прогином униз.

Якщо максимальне биття перебуває в області третьої корінної шийки в площині кривошипа, то виконують карбування жолобів першої й другої шийок у зоні перекриття корінної й шатунної шийок на дузі 40...50°. Після чого проводять контроль биття вала. Якщо значення биття вище припустимого, то необхідно: чеканити жолоби третьої й четвертої шийок; контроль биття; чеканити жолоби п'ятої й шостої шийок. При битті колінчатого вала більше 0,8 мм карбування проводять неодноразово в зазначеній послідовності.

Коли максимальний прогин перебуває в площині, перпендикулярній кривошипам, виправлення вала здійснюють карбуванням двох симметрично розташованих жолобів. Ділянка наклепу розташовується під кутом 45 ° до площини кривошипа.

Колінчасті вали шліфують під ремонтний або номінальний розміри. Шліфування під ремонтний розмір найчастіше виконують в одну операцію. Величина зношування шийок визначає ремонтний розмір шийок, вибір якого проводиться відповідно до технічних умов.

Для шліфування шийок застосовують універсальні шліфувальні верстати ЗА423 і ЗВ423. Спочатку шліфують корінні шийки й інші поверхні, що перебувають на одній з ними осіІ, а потім шатунні.

Шейки вала шліфують электрокорундовыми на керамічному зв'язуванні шліфувальними колами зернистістю 16...60 мкм.

Перед шліфуванням шліфувальне коло правлять алмазним олівцем, закріпленим в оправленні, при рясному охолодженні емульсією. Циліндричну частину кола правлять, переміщаючи алмазний олівець у горизонтальній площині, а жолобу - хитанням оправлення з олівцем у цій же площині. Бічні площини кола обробляють до необхідної ширини при поперечній подачі шліфувального кола. Шліфувальні кола рекомендується правити після шліфування одного – двох колінчатих валів.

Базовими поверхнями при шліфуванні корінних шийок є центрові отвори.

Шліфування шатунних шийок проводять на іншому верстаті, обладнаному цент розміщувачами, що забезпечують збіг осей шатунних шийок з віссю обертання верстата.

Крайні корінні шийки колінчастого вала закріплюють у патрон цент розміщувача, попередньо встановленого на необхідний радіус кривошипа, що забезпечує похибку базування не більше 0,03 мм. Потім шатунні шийки виставляються тільки в горизонтальній площині. Шийку, що шліфується, попередньо виставляють призмою, остаточно - індикаторним пристроєм.

Показання індикатора рівняється половині припуску на шліфування. При остаточно відшліфованій шийці індикатор установлюється на "нуль".

Припуск на шліфування залишають у межах 0,3...0,5 мм на сторону. У кожному конкретному випадку режими шліфування уточнюються залежно від твердості колінчастого вала.

Для запобігання появи мікротріщин при шліфуванні застосовують рясне охолодження. Струмінь охолодної рідини повинна повністю покривати робочу поверхню шліфувального кола. В якості охолодної рідини використовують емульсію (10 м емульсійного масла на 1 л води). Коли повністю використані передбачені конструкторами міжремонтні розміри, що відповідає максимальному нагромадженню напруженостей за рахунок стомленості, на зношені шийки колінчастого вала наносять металопокриття. Напруги за рахунок стомленості виникають через нерівномірне зношування шийок, короткочасних перевантажень двигуна, нерівномірної подачі палива до циліндрів, зсуву опор блоку у зв'язку зі старінням металу. Границя витривалості в таких колінчатих валів знижується на 20...25% у порівнянні з новими. Зона нагромадження ушкоджень за рахунок стомленості у карбюраторних двигунів перебуває в центральній частині шийок (щоки значно міцніші шийок) у зоні мастилопровідних отворів, у дизельних - у зоні переходу жолобника в щоки вала. Основним небезпечним навантаженням для дизельних двигунів вважають згинальний момент (руйнування вала по щоках), а для карбюраторних - крутний (руйнування вала по шийках). При перешліфовках валів карбюраторних двигунів віддаляються поверхневі шари шийок з ушкодженнями за рахунок стомленості, що нагромадилися, а їхнє нарощування приводить до розвантаження найбільш напружених шарів металу, що сприяє відновленню їхнього ресурсу. Для колінчастих валів дизельних двигунів перешліфовкою повністю видалити напругу й гранично зруйновані шари металів у зоні жолобників практично неможливо, тому їхній ресурс відновити не вдається. Більше 85% обсягу відновлення шийок колінчастого вала досягається зварювально-наплавочними методами, зношені поверхні під шків і шестерні нарощують на наплавочному верстаті В-651В4 або на токарно- гвинторізному, оснащеному наплавочною голівкою ОКС-6569, електродуговим наплавленням дроту 18ХГС або ЗОХГС діаметром 1,0...1,5 мм у середовищі вуглекислого газу. Після наплавлення перевіряють стан центрових отворів.

Видимі забоїни, вм'ятини й сліди корозії виправляють розточуванням на токарно-гвинторізному верстаті типу 1M63 або 16ДО20. Для цього вал затискають у патроні за першу корінну шийку, а під крайню встановлюють люнет. Потім вивіряють вал і домагаються, щоб биття корінної шийки було не більше 0,03 мм. Виправляють центровий отвір проточуванням до виведення слідів зношування. Для виправлення другого центрового отвору вал затискають у патроні за поверхню під шестірню колінчатого вала, а люнет установлюють під першу корінну шийку й підтискають обертовим центром. Наплавлені поверхні проточують на верстаті типу 1М63 із застосуванням різців із твердосплавними пластинами марки ТК. Шліфування оброблених поверхонь проводять на круглошліфувальних верстатах типу ЗБ161.

Шпонковий паз заварюють у середовищі вуглекислого газу й наплавляють всю шийку вала дротом 08М2С або 08ГС товщиною 0,8...1,2 мм на напівавтоматі А-547В або ЦДГ-301 для дугового зварювання. Паз заварюють на всю глибину з перевищенням наплавленого шару над іншою поверхнею-приблизно на 1 мм. Фрезерують шпонкові пази на горизонтально-фрезерному верстаті типу 6Р82М.

Для точного розміщення й обробки паза застосовують спеціальне пристосування. Контролюють положення паза щодо діаметральної площини й кутовий зсув щодо осі першого кривошипа.

Для зміцнення валів застосовують накочування жолобників роликами із твердосплава. Накатні пристрої повинні забезпечувати пневматичне, гідравлічне або пневмогідравлічне статичне навантаження роликів і мати автоматичний регулятор тиску для підтримки постійного зусилля накочування необхідної величини. Підведення роликів, досягнення необхідних зусиль накочування, а також зняття навантаження (відвід роликів) варто здійснювати плавно при обертовому колінчатому валу. Накочування нерухомого вала обертовими накатними пристроями не рекомендується, тому що це веде до фіксації прогину від власної ваги. Припинення обертання вала в процесі накочування не допускається. У процесі накочування упрочняема поверхня жолобників повинна змазуватися рідким машинним маслом (93...95%) у суміші з олеиновой кислотою (5...7%). Рідина, що змащує, не повинна містити металевих або абразивних домішок.

Частота обертання колінчастого вала повинна бути в межах 40...60 об/хв; тиск роликів на жолобнику - 8000...8500 Н/м2 ; час зміцнення (обкатування) – 0,12...0,18 хв; повне зміцнення жолобників на всіх шатунних шейках виконують за 2,5...3,0 хв.

Полірування шийок колінчастого вала алмазними стрічками. Полірування роблять на спеціальному верстаті одночасно всіх корінних і шатунних шийок. Верстат забезпечує обертального й зворотно-поступальне (коливальне) руху оброблюваного вала й притиск із регламентованою силою. Постійний контакт інструментів і деталі забезпечується за рахунок синхронного обертання копірів й оброблюваного вала. Нарізані шматочки алмазної стрічки наклеюються на башмаки з дугоподібною робочою частиною. Радіальна сила притиску інструмента до шийки вала створюється пружиною. При поліруванні необхідно забезпечувати постійне підведення СОР у зону обробки.

Режим полірування: частота обертання вала – 0,8 об/с ; сила притиску інструмента - 120 Н; амплітуда коливань - 4 мм; частота коливань – 0,5 об/с; СОЖ - ОСМ-1.

Полірування шийок колінчатого вала пастами. Як поліруючий матеріал застосовують пасту ГОИ або алмазну пасту. Тиск полірувальних хомутів на шейки вала повинне бути в межах 100... 120 Н/м2 . Тривалість полірування при частоті обертання колінчатого вала 150 об/хв становить 3...5 об/хв..

Суперфінішування.

Для доведення шийок замість полірування застосовують також суперфінішування. Суперфінішування виконують голівкою, оснащеної абразивними брусками, на спеціальному напівавтоматі 3875ДО. Зернистість брусків 4...8. У якості СОР використають суміш гасу з мастилом або рідина ОСМ-1. Шорсткість після обробки становить Ra= (0,1-0,3) мкм. Суперфінішування вирівнює точність розмірів, а також знижує шорсткість шийок, викликану неоднорідністю умов попередньої обробки. При шліфуванні валів під суперфінішування залишають припуск 0,005 мм.

Зрівноважування колінчатих валів порушується внаслідок зношування тертьових поверхонь (при експлуатації), нерівномірному нарощуванні зношених поверхонь і механічній обробці. Збільшений у результаті цього дисбаланс приводить до додаткових вібрацій, що погіршують роботу двигуна.

Урівноваженість вала досягається або свердленням отворів, або фрезеруванням щік. Балансування колінчатих валів проводять на верстаті КИ-4274.

Лекція _____