Способ повышения долговечности коленчатых валов

 

Использование: в машиностроении для продления срока службы валов машин и механизмов, в частности, коленчатых валов. Сущность изобретения: валы, имеющие изношенные сверх пределов ремонтных размеров шейки, подвергают упрочнению для повышения их усталостной прочности и износостойкости шеек. Упрочнение осуществляют пластическим деформированием. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для продления срока службы валов машин и механизмов и, в частности, коленчатых валов.

После исчерпания ресурса в результате износа шеек, валы, например коленчатые валы двигателей внутреннего сгорания, подвергаются выбраковке в металлолом или восстановлению методом наращивания металла на шейки различными способами с последующей дополнительной механической обработкой. Такие валы имеют малый ресурс: у них снижена усталостная прочность, имеют место трещины, значительные радиальные и осевые деформации (биения, укорочения), а также повышенные износы. Кроме того, операции по восстановлению диаметра шеек наращиванием металла достаточно трудоемкие и дорогие.

Известен способ повышения долговечности коленчатых валов, имеющих изношенные сверх пределов ремонтных размеров шейки, включающий шлифование шеек с загрублением в тело восстанавливаемой поверхности [1] Известный способ предусматривает восстановление диаметров шеек до номинальных размеров путем наращивания на них металла с сохранением при этом усталостной прочности ослабленного вала.

Известный способ восстановления работоспособности коленчатых валов с изношенными шейками предусматривает нанесение на шейки металла методом электродуговой наплавки с последующими операциями механической обработки. В результате такого восстановления ресурс коленчатых валов не превышает 30.50% от ресурса новых валов.

Задачей изобретения является продление срока службы, т.е. работоспособности валов после уменьшения размеров их шеек менее допустимых величин, т.е. выхода размера их диаметра за пределы всех ремонтных размеров, назначаемых при конструировании.

Для этого валы с исчерпанным ресурсом по размеру шеек в результате износов подвергаются упрочнению, например пластическим деформированием, для повышения усталостной прочности валов и износостойкости шеек и последующему шлифованию их под меньший размер, т.е. восстанавливается работоспособность валов без применения методов наращивания металла на шейки. Это позволяет повысить ресурс и качество восстановления коленчатых валов со значительным снижением трудоемкости и стоимости их восстановления при резком уменьшении трещин и поломок, имея при этом как минимум два три дополнительных ремонтных размера.

Упрочнение производится с целью создания напряжений сжатия в районе галтелей, являющихся источником повышения усталостной прочности, а также для увеличения твердости на поверхности шеек, в результате чего снижаются износы.

На фиг.1 показаны зоны упрочнения 1 и 2 для повышения усталостной прочности изношенных шеек коленчатого вала; на фиг.2 зоны упрочнения поверхности шеек для увеличения твердости; на фиг.3 поверхности шлифования упрочненных шеек вала под размеры диаметров d₁ и D₁ меньше последнего ремонтного размера диаметры d и D.

Способ осуществляют следующим образом: валы, у которых исчерпаны все ремонтные размеры, т.е. валы с изношенными сверх последнего ремонтного размера шейками 3 (диаметр шеек d и D) упрочняются, например, пластическим деформированием для повышения усталостной прочности и увеличения твердости поверхности шеек и шлифуются под размер шеек (диаметром d₁ и D₁) менее последнего ремонтного размера. При сборке восстановленный вал своими шейками сопрягается с подшипниками, соответствующими размеру шеек. Возможно последующее назначение дополнительных ремонтных размеров шеек валов для продления срока их службы.

Проведенные экспериментальные исследования и испытания способа повышения долговечности показали, что способ прост, эффективен, позволяет в 1,5 раза повысить ресурс валов при высоком качестве восстановления их работоспособности и низкой стоимости. Отпадает необходимость в восстановлении первоначального диаметра шеек различными методами: наплавкой, напылением и т.п. которые, как правило, ведут к снижению усталостной прочности, появлению трещин и поломок, деформируемости, недостаточной сцепляемости наносимого материала и т. д. имея низкое качество восстановления работоспособности валов, малый ресурс при больших затратах труда и материалов.

Формула изобретения

1. Способ повышения долговечности коленчатых валов, имеющих изношенные сверх пределов ремонтных размеров шейки, включающий шлифование шеек с заглублением в тело восстанавливаемой поверхности, отличающийся тем, что перед шлифованием шеек производят повышение усталостной прочности коленчатых валов и износостойкости их шеек упрочнением.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что упрочнение осуществляют пластическим деформированием.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3