Способ местной поверхностной закалки коленчатых валов
СПОСОБ МЕСТНОЙ ПОВЕРХНОСТНОЙ ЗАКАЛКИ КОЛЕНЧАТЫХ ВАЛОВ,включающий закалку участков щек в виде дугообразных полос, расстояние между которыми Составляет 0,9-1,0 диаметра коренной шейки и которые отстоят от коренной и шатунной шеек на расстоянии 0,5-1,О радиуса галтели , отличающийся тем, что, с целью расширения номенклатуры обрабатываемых деталей и удешевления продукции, закалке подвергают участки, расположенные симметрично линии, перпендикулярной оси щеки и проходящей через серединуперекрытия шеек, а их длкну L определяют по формуле (.R-), где R - радиус кривошипа; л - перекрытие шеек , - коэффициент, равный 0,280 ,009л. (Л
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК ((9) (! )) 0 4 А
4(5!) С 21 D 9/30
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ I "
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3677492/22-02 (22) 21.12.83 (4б) 23.05.85. Бюл. И 19 (72) В.А. Зимбицкий, С.П. Кравчук, Л.А. Руденко, В.Е. Фрадин и К.И. Шавловский (71) Институт проблем надежности и долговечности машин АН Белорусской
ССР (53) б21.82.4.3 (088.8) (54)(57) СПОСОБ МЕСТНОЙ ПОВЕРХНОСТНОЙ ЗАКАЛКИ КОЛЕНЧАТЫХ ВАЛОВ,включающий закалку участков щек в виде дугообразных полос, расстояние между которыми составляет 0,9-1,0 диаметра коренной шейки и которые. отстоят от коренной и шатунной шеек на расстоянии 0,5-1,0 радиуса галтели, отличающийся тем, что, с целью расширения номенклатуры обрабатываемых деталей и удешевления продукции, закалке подвергают участки, расположенные симметрично линии, перпендикулярной оси щеки и проходящей через середину.перекрытия шеек, а их длину L определяют по формуле = а-1 (a-ä), где R — радиус кривошипа;
4 — перекрытие шеек; k- коэффициент, равный 0,280,009 ь .
1 1157094
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для упрочнения коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания.
Известен способ местной поверхностной .закалки коленчатых валов, включающий закалку участков щек длиной более радиуса крнвошипа, отстоящих от шеек на расстоянии более двух радиусов галтели. 10
Недостатком данного способа является то, что он не пригоден для закалки щек коленчатого вала формированных двигателей ввиду того, что при возрастании нагрузки при форсировании возникающая усталостная трещина уменьшает жесткость вала более чем на 10Х и происходит разрушение коленчатого вала. Значительные деформации возникают из-за больших эакаливаемых поверхностей.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ местной поверхностной закалки коленчатых валов включающий закалку участ ков щек в виде дугообразных полос длиной более радиуса кривошипа, отстоящих от коренньж и шатунных шеек на расстоянии 0,5-1,0 радиуса галтели, причем расстояние меж ду закаленными участками составляет 0,9-1,0 диаметра коренной шейки. Обеспечение указанных параметров закаливаемых участков щек необходимо для повышения сопротивления усталости и жесткости коленчатого вала при работе со стабилизированной трещиной. для балансировки.
Трещина усталости в коленчатом вале зарождается в галтелях коренной или шатунной шеек, при развитйй огибает шейку по галтели (стрела огибания примерно равна величине .перекрытия шеек) после чего развивается параллельно линии, перпендикулярной оси щеки и проходящей через середину перекрытия шеек, пока не достигнет закаленного участка, где происходит ее стабилизация.
Недостатком последнего способа (признак "более радиуса кривошипа") является закалка участков щек, не участвующих в процессе стабилизации усталостной трещины (участки на концах дугообраэньж полос). Наг20
55 рев этих участков приводит к излишнему расходу электроэнергии.
Кроме этого, у некоторых типов коленчатых валов, в частности четырехцилиндровых рядных двигателей, .динамическая балансировка производится с помощью съема части металла со щек после полной обработки коленчатого вала (в том числе и после операции закалки щек) . Частично съем металла может производится и с закаленного участка, что приводит к повышенному износу режущего инструмента (фрезы) > применяемого
Цель изобретения — расширение номенклатуры обрабатываемых деталей и удешевление продукции.
Поставленная цель достигается тем, что согласно способу местной
i пЬверхностной закалки коленчатых валов, включающему закалку участков щек в виде дугообразных полос, расстояние между которыми составляет 0,9-1 0 диаметра коренной шейки, и которые отстоят от коренной и шатунной шеек на расстоянии 0,51,0 радиуса галтели, закалке подвергают участки, расположенные симметрично линии, перпендикулярной оси щеки и проходящей через середину перекрытия шеек, а их длину определяют по формуле = R-k(R-ü), где К вЂ” радиус кривошипа; д - перекрытие шеек, 9 - коэффициент, определяемый из выражения К 0,28-0,009 Ю, При закалке участков щек коленчатых валов указанным способом длина закаливаемых участков получается менее радиуса кривошипа, поэтому необходимо их расположение на щеке симметрично линии, проходящей через середину перекрытия и перпендикулярной оси щеки с тем, чтобы стабилизировать усталостную трещину.
При определении длины закаливаемых участков по приведенной формуле с увеличением величины перекрытия увеличивается длина закаливаемого участка, оставаясь при этом менее радиуса кривошипа, что дает возможность наряду с успешной стабилизацией усталостной трещины оставлять неэакаленными участки, служащие для динамической балансировки коленчатых валов.
Та блица 1
Время обработки вала, мин
Суммарный расход электроэнергии на коленчатый вал, кВт
Расход электроэнергии на одну щеку, кВт
Суммарная поверхность закаливаемых участков одной щеки, см
Способ закалки
45-50
30-35
Известный
Предлагаемый
1,3
3 1157
На чертеже показана щека коленчатого вала с закаленными предлагае мым способом участками.
Закаленные участки 1 расположены симметрично линии 2, перпендикулярной оси щеки 3, и проходящей через середину перекрытия шеек и 1
a Hõ длина L определяется по формуле
1„= К-k(R- ), где К вЂ” радиус крив ошипа, К = 0,28-0,009 и — коэффициент, зависящий от величины перекрытия.
Участки 4 служат для съема металла при динамической балансировке коленчатого вала.
Пример осуществления способа.
Проводят закалку щек коленчатых валов двигателей Д-240 Минского моторного завода с помощью специального индуктора-спрейера, рабочий виток которого изготовлен таким образом, что он точно воспроизводит конфигурацию закаливаемого участка.Закалку проводят с помощью лампового генератора ТВЧ ЛПЗ-67М мощностью
63 кВт и частотой тока 66 кГц. Получаемая конфигурация закаливаемых
30 участков дает возможность проводить динамическую балансировку валов без снятия закаленного металла
094 4 (участки 4), что, значительно расширяет номенклатуру обрабатываемых коленчатых валов.
Расход электроэнергии на закалку и необходимое время обработки по известному способу и предлагаемому представлены в табл.1.
Данные о прочности обработанных коленчатых валов по известному и предлагаемому способам представлены в табл.2. База испытаний валов сос" тавляла 10 циклов нагружения. Ре ? зультаты испытаний оценивались по предельному изгибающему моменту.
Из табл.1 и 2 следует, что предлагаемое техническое решение позволяет значительно сократить расход электроэнергии и времени обработки, что способствует удешевлению продукции с сохранением прочностных свойств коленчатых валов.
Таким образом, применение предлагаемого способа термической обработки коленчатых валов дает возможность расширить номенклатуру обрабатываемых деталей, в том числе и валов, у которых динамическая балансировка осуществляется путем снятия части металла со щеки, а также удешевить продукцию благодаря снижению расхода электроэнергии и износа режущего инструмента при динамической балансировке валов.
О, 14-0,16 1, 1-1,3
О, 09-0, 10 О, 7-0, 8
1157094
Продолжение табл. 2
Таблица 2
Предельный изгибающий момент
Предельный изгибающий момент
Закалка щек по способу вала
Закалка щек по способу
Д-240
850
850
2000
650
650
3600
А-41
ВНИИПИ Заказ 3286/25 Тираж 553 Подписное
Филиал ППП "Патент", r.Ужгород, ул.Проектная, 4
Марка коленчатого вала известному предлагаемо1 му. 2050
3600
Марка коленча того
ЗИЛ-130
3М3-53 известному предлагаемому
