Дефекты коленчатых валов и способы их устранения реферат
Обновлено: 05.07.2024
Понятие "автомобиль" включает в себя легковой, грузовой автомобиль и автобус. Несмотря на ряд принципиальных конструктивных различий, между ними имеется много общего: двигатель внутреннего сгорания, несущая система с подвеской и шинами, органы управления, тормозящая система. На автомобильных заводах конечным продуктом производства могут быть как автомобили в сборке, так и отдельные их составные части (двигатели, задние мосты, топливная аппаратура и т.п.), включающие в себя большое число деталей, узлов, механизмов и систем.
Двигатели, установленные на большинстве автотранспортных средств, называются двигателями внутреннего сгорания, потому что процесс сгорания топлива с выделением теплоты и превращение ее в механическую работу происходит непосредственно в его цилиндрах.
Эти двигатели классифицируются
по способу смесеобразования - на двигатели с внешним смесеобразованием (карбюраторные и газовые), у которых горючая смесь приготовляется вне цилиндров, и двигатели с внутренним смесеобразованием (дизели), у которых рабочая смесь образуется внутри цилиндров;
по способу выполнения рабочего цикла - на четырех- и двухтактные;
по числу цилиндров - на одно-, двух- и многоцилиндровые;
по расположению цилиндров - на двигатели с вертикальным или наклонным расположением цилиндров в один ряд и на V-образные двигатели с расположением цилиндров под углом (при расположении цилиндров под углом 180° двигатель называется с противолежащими цилиндрами, или оппозитным);
по способу охлаждения - на двигатели с жидкостным или воздушным охлаждением;
по виду применяемого топлива - на бензиновые (карбюраторные), дизельные, газовые и многотопливные.
В зависимости от вида применяемого топлива, способы воспламенения рабочей смеси в двигателях различны.
Блок цилиндров отливается из серого чугуна (у двигателей автомобилей семейства ЗИЛ, КамАЗ, МАЗ и ВАЗ) или из алюминиевого сплава (у двигателей автомобилей ГАЗ-2410 "Волга", "Москвич" - 2140).
У дизелей КамАЗ на зеркало цилиндров наносят мелкую (ромбовидную) сетку для лучшего удержания смазочного материала.
Двигатели с рядным расположением цилиндров имеют одну общую головку цилиндров, двигатели с V- образным расположением цилиндров - две (двигатели ЗИЛ -130, ГАЗ - 53-11) или четыре на каждые три цилиндра (двигатель ЯМЗ-240). У двигателей автомобилей КамАЗ каждый цилиндр снабжен отдельной головкой цилиндра.
Нижнюю головку, как правило, делают разъемной в плоскости, перпендикулярной к оси шатуна. В тех случаях, когда нижняя головка имеет значительные размеры и превышает диаметр цилиндра (у дизелей ЯМЗ), плоскость разъема головки делают под углом (косой срез), что позволяет уменьшить радиус окружности, описываемой нижней частью шатуна.
На крышке и стержне шатуна дизеля КамАЗ-740 метки выбивают в виде трехзначных номеров. Кроме того, на крышке шатуна выбивают порядковый номер цилиндра. Так, у двигателя ЗИЛ-130 метка на днище поршня должна быть направлена к передней части двигателя. При этом метка на шатуне для левого ряда цилиндров должна быть направлена в одну сторону с меткой на поршне, а метка на шатуне для правого ряда цилиндров должна быть направлена в противоположную сторону относительно метки на поршне.
1. Технологическая часть
1.1 Назначение, устройство и условия работы детали
Коленчатый вал — деталь (или узел деталей в случае составного вала) сложной формы, имеющая шейки для крепления шатунов, от которых воспринимает усилия и преобразует их в крутящий момент. Составная часть кривошипно-шатунного механизма (КШМ).
· Коренная шейка — опора вала, лежащая в коренном подшипнике, размещённом в картере двигателя.
· Шатунная шейка — опора, при помощи которой вал связывается с шатунами (для смазки шатунных подшипников имеются масляные каналы).
· Щёки — связывают коренные и шатунные шейки.
· Передняя выходная часть вала (носок) — часть вала на котором крепится зубчатое колесо или шкив отбора мощности для привода газораспределительного механизма (ГРМ) и различных вспомогательных узлов, систем и агрегатов.
· Задняя выходная часть вала (хвостовик) — часть вала соединяющаяся с маховиком или массивной шестернёй отбора основной части мощности.
· Противовесы — обеспечивают разгрузку коренных подшипников от центробежных сил инерции первого порядка неуравновешенных масс кривошипа и нижней части шатуна.
Большинство современных коленвалов изготавливают литьём из высокопрочного чугуна. Реже, если нужна большая прочность, в дизельных и некоторых мощных бензиновых двигателях применяют стальные, кованые валы.
Двигатели опытного образца, изготовляемые штучно, имеют коленчатые валы, выточенные на станке из стальной болванки, так как, несмотря на высокую стоимость такого способа производства, это обходится существенно дешевле, чем организация отливки или ковки под малую серию производства.
Полученная тем или иным способом заготовка проходит механическую обработку до номинальных размеров, после чего подвергается дополнительному упрочнению. Поверхности шеек коленчатого вала обрабатываются с помощью химического упрочнения при нагреве, а края шеек скругляются, чтобы повысить прочность и сопротивление усталостному разрушению.
Коленчатый вал воспринимает силу давления газов на поршень и силы инерции возвратно-поступательно движущихся масс кривошипно-шатунного механизма. Силы, передающиеся поршнями на коленчатый вал, создают крутящий момент, который при помощи трансмиссии передается на колеса автомобиля.
Коленчатый вал изготовляют штамповкой из легированных сталей или отливают из высокопрочных чугунов.
Коленчатый вал состоит из коренных и шатунных шеек, противовесов, заднего конца с отверстием для установки шарикоподшипника ведущего вала коробки передач и фланца для крепления маховика, переднего конца, на котором установлен хроповик пусковой рукоятки и шестерня газораспределения, шкива привода вентилятора, жидкостного насоса и генератора.
1.2 Характерные дефекты детали
Основные дефекты коленчатого вала.
2. Износ наружной поверхности фланца.
3. Биение торцевой поверхности фланца.
4. Износ маслосгонных канавок.
5. Износ отверстия под подшипник.
6. Износ отверстий под болты крепления маховика.
7. Износ коренных или шатунных шеек.
8. Износ шейки под шестерню и ступицу шкива.
9. Износ шпоночной канавки по ширине.
10. Увеличение длины передней коренной шейки.
11. Увеличение длины шатунных шеек.
1.3 Способы устранения дефектов
Изгиб коленчатого вала устраняют правкой на прессе.
Вал устанавливают на призму крайними коренными шейками и, обеспечивая передачу усилия на среднюю шейку, перегибают в противоположную сторону, превышающую прогиб примерно в 10 раз. Допустимая радиальное биение без ремонта 0,05 мм.
Чугунные коленчатые валы правят методом наклепа. После определения биения шеек вал устанавливают так, чтобы внутренняя поверхность шейки с задирами была обращена вверх, и затем специальной оправкой (типа тупого зубила), направленной в галтель шейки, при помощи пневматического молотка, наклепывают галтели с перекрытием образующихся лунок, периодически проверяя индикатором вал на биение, доводя его до значения 0,05…0,08 мм. Время на правку этим способом 10…15 мин.
Признаки: стук коленчатого вала.
Причины: вызывается либо недостаточными давлением и подачей масла, либо недопустимо увеличившимися зазорами между шейками коленчатого вала и вкладышами коренных и шатунных подшипников из-за изнашивания этих деталей
— По нашей статистике, типичная неисправность — "припаянный" вкладыш к коленвалу; причем для легкового транспорта вкладыш изнашивается и "задирает" коленвал, а для грузового, где нагрузки намного значительнее, вкладыш сразу "прилипает" и уже проворачивается в постеле блока. Если в процентном соотношении, то порядка 80 процентов дефектов составляет проворот вкладыша и задир вала, остальные — естественный износ двигателя, выработавшего свой ресурс. Встречаются, конечно, и "эксклюзивные" причины разрушения вала — такие как лопнувший вал, — но при внимательном рассмотрении выявляется, что ранее вал уже ремонтировался, и были незамечены более глубокие повреждения. Что касается степени износа, то отрадно констатировать, что за последние 6 лет уровень технической грамотности автовладельцев заметно возрос, и выходящих из ряда вон случаев, например, вал с изношенной шейкой на 2-3 мм, практически не появляется. Хотя, с другой стороны, таких цен на ремонт, как в начале 90-х, сейчас нет — они упали ориентировочно процентов на 70. Например, если тогда ремонт двигателя малотоннажного грузовика-"Мерседеса" с двигателем ОМ 366 стоил чуть менее трети от стоимости подержанного автомобиля, то теперь ремонт коленвала обходится в 40-50 процентов от стоимости этой же новой детали.
— Основная технология ремонта — шлифовка в ремонтный размер и проверка на изгиб. Его правкой, наваркой и напылением занимаемся реже, когда уже больше ничего предпринять нельзя, своеобразный вариант "спасения умирающего". Причина проста: для последних вариантов характерны нерегламентные разрушения. Определить, где какие внутренние трещины возникли, — достаточно трудоемкая и дорогая задача, порой сравнимая со стоимостью вала. Произвести дефектацию на столичных предприятиях, имеющих соответствующее оборудование, по приемлемой цене реально лишь в детали размером 10×10 см. Когда деталь по размерам больше, стоимость резко возрастает, и дешевле оказывается купить новый коленвал.
1.4 Технологическое оборудование, технологическая оснастка
Диаметры шеек коленчатого вала: коренных 95±0.011 мм. шатунных 80±0,0095 мм. Для восстановления двигателя предусмотрены восемь ремонтных размеров вкладышей.
Вкладыши 7405.1005170 Р0.7405.1005171 Р0.7405.1005058 РО применяются при восстановлении двигателя без шлифовки коленчатого вала. При необходимости шейки коленчатого вала заполировываются. Допуски на диаметры шеек коленчатого вала, отверстий в блоке цилиндров и отверстий в нижней головке шатуна при проведении ремонта двигателя должны быть такими же, как у номинальных размеров новых двигателей. Коренные и шатунные подшипники изготовлены из стальной ленты покрытой слоем свинцовистой бронзы толщиной 0.3 мм, слоем свинцовооловянистого сплава толщиной 0.022 мм и слоем олова толщиной 0.003 мм. Верхние 3 (рис. 2) и нижние 4 вкладыши коренных подшипников не взаимозаменяемы. В верхнем вкладыше имеется отверстие для подвода масла и канавка для его распределения. Оба вкладыша 4 нижней головки шатуна взаимозаменяемы. От проворачивания и бокового смещения вкладыши фиксируются выступами (усами), входящими в пазы, предусмотренные в постелях блока, крышках подшипников и в постелях шатуна. Вкладыши имеют конструктивные отличия, направленные на повышение их работоспособности при форсировке двигателя турбонаддувом, при этом изменена маркировка вкладышей на 7405.1004058 (шатунные), 7405.1005170 и 7405.1005171 (коренные). Поэтому при проведении ремонтного обслуживания не рекомендуется замена вкладышей на серийные с маркировкой 740.100. так как при этом произойдет существенное сокращение ресурса двигателя.
Крышки коренных подшипников (рис. 4) изготовлены из высокопрочного чугуна марки ВЧ50. Крепление крышек осуществляется с помощью вертикальных и горизонтальных стяжных болтов 3, 4, 5, которые затягиваются по определенной схеме регламентированным моментом.
Коленчатый вал (рис. 1) изготовлен из высококачественной стали и имеет пять коренных и четыре шатунные шейки, закаленных ТВЧ, которые связаны между собой щеками и сопрягаются с ними переходными галтелями. Для равномерного чередования рабочих ходов расположение шатунных шеек коленчатого вала выполнено под углом 90°.
К каждой шатунной шейке присоединяются два шатуна: один для правого и один для левого рядов цилиндров (рис. 2).
Подвод масла к шатунным шейкам производится от отверстий в коренных шейках 10 прямыми отверстиями 11 [3, с. 27].
Для уравновешивания сил инерции и уменьшения вибраций коленчатый вал имеет шесть противовесов, отштампованных заодно со щеками коленчатого вала. Кроме основных противовесов, имеются два дополнительных съемных противовеса 1 и 2. напрессованных на вал, при этом их угловое расположение относительно коленчатого вала определяется шпонками 5 и 6 (рис. 1).
В расточку хвостовика коленчатого вала запрессован шариковый подшипник 5 (рис. 2).
2 Разработка приспособления
2.1 Обоснование
Обосновать необходимость разработки приспособлений и привести требования к ней.
Для снятия штамповочных заглушек применяют приспособление для разборки коленчатого вала для снятия штамповочных заглушек.
2.2 Аналоги приспособлений
Приспособления для разборки коленчатого вала.
А) для снятия легкосъёмных заглушек;
Б) для извлечения шкива.
2.3 Конструкция приспособлений
Штамповочную заглушку первой шатунной шейки выпресовывают в два этапа.
Сначала оправкой 3, сдвигают заглушку внутрь канала, после чего противоположной стороны устанавливают оправку, с помощью которой выталкивают заглушку из канала.
Техника безопасности
Работать разрешается только на технически исправных станках с соответствующими приспособлениями и оградительными устройствами. Станки должны приводиться в действие и обслуживаться только теми лицами, за которыми они закреплены.
Помещение и рабочие места станочников должны содержаться в чистоте, хорошо освещаться и не изделиями и материалами. Удаление стружки со станка должно производиться соответствующими приспособлениями (крючками, щетками).
Во время работы станка запрещается снимать, ставить и открывать ограждения, сидеть на станках, облокачиваться, передавать через них изделия, а также класть на них инструменты и изделия.
Большинство изношенных валов имеют прогиб, значение которого контролируют при установки их крайними коренными шейками на призмы индикатором, который закреплен на штативе. Вал поворачивают в призмах вручную, наблюдая за показаниями индикатора. Разность между крайними показаниями индикатора за один оборот коленчатого вала представляет собой значение прогиба. Если прогиб превышает значение, указанное в технических условиях, то его устраняют правкой. Если значение прогиба меньше, то вал не правят, а шлифуют под ремонтный размер.
Правка вала методом статического изгиба.При данном методе правку проводят на гидравлических прессах путем нагружения и разгружения вала. В зависимости от прогиба и опыта правильщиков зависит число нагружений, их величина и направление. Процесс нагружения повторяют до тех пор, пока прогиб оси вала не станет меньше допустимого. Недостаток данного метода — это снижение усталостной прочности и пластичности вала, так как в зоне галтелей шатунных шеек могут развиваться старые и зарождаться новые микро- и макротрещины, а также возможен возврат прогиба.
Правка вала методом чеканки.Этот метод наиболее успешно следует применять для правки валов двигателей с рядным расположением цилиндров, имеющих аварийные прогибы до 0,75 мм (биение 1,5 мм). Снижение усталостной прочности не наблюдается, сохраняется высокая стабильность формы детали в эксплуатации.
Чеканку галтелей выполняют клепальным пневматическим молотком КМП-14М или ручным слесарным молотком массой 0,8 кг со специальными бойками, размеры которых должны соответствовать размерам галтелей. Перед чеканкой у вала определяют место и направление наибольшего изгиба, после чего его устанавливают на призмы максимальным прогибом вниз.
Если максимальное биение находится в области третьей коренной шейки в плоскости кривошипа, то выполняют чеканку галтелей первой и второй шеек в зоне перекрытия коренной и шатунной шеек на дуге 40. 50°. После чего проводят контроль биения вала. Если значение биения выше допустимого, то необходимо: чеканить галтели третьей и четвертой шеек; контроль биения; чеканить галтели пятой и шестой шеек. При биении коленчатого вала больше 0,8 мм чеканку проводят неоднократно в указанной последовательности.
Когда максимальный прогиб находится в плоскости, перпендикулярной кривошипам, правку вала осуществляют чеканкой двух симметрично расположенных галтелей относительно выпрямляемой шейки. Участок наклепа располагается под углом 45° к плоскости кривошипа.
Коленчатые валы шлифуют под ремонтный или номинальный размеры. Шлифование под ремонтный размер чаще всего выполняют в одну операцию. Величина износа шеек определяет ремонтный размер шеек, выбор которого проводится в соответствии с техническими условиями.
Для шлифования шеек применяют универсальные шлифовальные станки ЗА423 и ЗВ423. Сначала шлифуют коренные шейки и другие поверхности, находящиеся на одной с ними оси, а затем шатунные. Шейки вала шлифуют электрокорундовыми на керамической связке шлифовальными кругами зернистостью 16. 60 мкм.
Перед шлифованием шлифовальный круг правят алмазным карандашом, закрепленным в оправке, при обильном охлаждении эмульсией. Цилиндрическую часть круга правят, перемещая алмазный карандаш в горизонтальной плоскости, а галтели — качанием оправки с карандашом в этой же плоскости. Боковые плоскости круга обрабатывают до требуемой ширины при поперечной подаче шлифовального круга. Шлифовальные круги рекомендуется править после шлифования одного-двух коленчатых валов.
Базовыми поверхностями при шлифовании коренных шеек являются центровые отверстия. Шлифование шатунных шеек проводят на другом станке, оборудованном центросместителями, обеспечивающими совпадение осей шатунных шеек с осью вращения станка.
Припуск на шлифование оставляют в пределах 0,3. 0,5 мм на сторону. В каждом конкретном случае режимы шлифования уточняются в зависимости от жесткости коленчатого вала.
Режимы шлифования
шлифовального круга, м/с. 25. 35
шлифуемой поверхности, м/мин. 18. 25
Поперечная подача круга, м/м
черновое шлифование. 0,02. 0,03
чистое шлифование. 0.003. 0,006
Продольная подача, мм/об. 7. 11
Для предотвращения появления микротрещин при шлифовании применяют обильное охлаждение. Струя охлаждающей жидкости должна полностью покрывать рабочую поверхность шлифовального круга. В качестве охлаждающей жидкости используют эмульсию (10 г эмульсионного масла на 1 л воды).
Когда полностью использованы предусмотренные конструкторами межремонтные размеры, что соответствует максимальному накоплению усталостных напряжений, на изношенные шейки коленчатого вала наносят металлопокрытия. Усталостные напряжения возникают из-за неравномерного износа шеек, кратковременных перегрузок двигателя, неравномерной подачи топлива к цилиндрам, смещения опор блока в связи со старением металла. Предел выносливости у таких коленчатых валов снижается на 20. 25% по сравнению с новыми. Зона накопления усталостных повреждений у карбюраторных двигателей находится в центральной части шеек (щеки значительно прочнее шеек) в зоне маслопроводящих отверстий, у дизельных — в зоне перехода галтели в щеки вала. Основной опасной нагрузкой для дизельных двигателей считают изгибающий момент (разрушение вала по щекам), а для карбюраторных — крутящий (разрушение вала по шейкам).
При перешлифовках валов карбюраторных двигателей удаляются поверхностные слои шеек с накопившимися усталостными повреждениями, а их наращивание приводит к разгрузке наиболее напряженных слоев металла, что способствует восстановлению их ресурса. Для коленчатых валов дизельных двигателей перешлифовкой полностью удалить напряжение и предельно разрушенные слои металлов в зоне галтелей практически невозможно, поэтому их ресурс восстановить не удается.
Более 85 % объема восстановления шеек коленчатого вала выполняются сварочно-наплавочными методами.
Изношенные поверхности под шкив и шестерни наращивают на наплавочном станке У-651У4 или натокарно-винторезном, оснащенном наплавочной головкой ОКС-6569, электродуговой наплавкой проволоки 18ХГС или ЗОХГС диаметром 1,0. 1,5 мм в среде углекислого газа. После наплавки проверяют состояние центровых отверстий. Видимые забоины, вмятины и следы коррозии исправляют растачиванием на токарно-винторезном станке типа 1М63 или 16К20. Для этого вал зажимают в патроне за первую коренную шейку, а под крайнюю устанавливают люнет. Затем выверяют вал и добиваются, чтобы биение коренной шейки было не более 0,03 мм. Исправляют центровое отверстие протачиванием до выведения следов износа.
Для исправления второго центрового отверстия вал зажимают в патроне за поверхность под шестерню коленчатого вала, а люнет устанавливают под первую коренную шейку и поджимают вращающимся центром. Наплавленные поверхности протачивают на станке типа 1М63 с применением резцов с твердосплавными пластинами марки ТК. Шлифование обработанных поверхностей проводят на круглошлифовальных станках типа ЗБ161.
Шпоночный паз заваривают в среде углекислого газа и наплавляют всю шейку вала проволокой 08Г2С или 08ГС толщиной 0,8. 1,2 мм на полуавтомате А-547У или ЦЦГ-301 для дуговой сварки. Паз заваривают на всю глубину с превышением наплавленного слоя над остальной поверхностью примерно на 1 мм. Фрезеруют шпоночные пазы на горизонтально-фрезерном станке типа 6Р82Г. Для точного размещения и обработки паза применяют специальное приспособление. Контролируют положение паза относительно диаметральной плоскости и угловое смещение относительно оси первого кривошипа.
Для упрочнения валов применяют накатывание галтелей роликами из твердосплава. Накатные устройства должны обеспечивать пневматическое, гидравлическое или пневмогидравлическое статическое (безударное) нагружение роликов и иметь автоматический регулятор давления для поддержания постоянного усилия накатывания требуемой величины. Подвод роликов, достижение требуемых усилий накатывания, а также снятие нагрузки (отвод роликов) следует осуществлять плавно при вращающемся коленчатом вале. Накатывание неподвижного вала вращающимися накатными устройствами не рекомендуется, так как это ведет к фиксации прогиба от собственного веса. Прекращение вращения вала в процессе накатывания не допускается. В процессе накатывания упрочняемая поверхность галтелей должна смазываться жидким машинным маслом (93. 95%) в смеси с олеиновой кислотой (5. 7%). Смазывающая жидкость не должна содержать металлических или абразивных примесей.
Частота вращения коленчатого вала должна быть в пределах 40. 60 мин -1 ; давление роликов на галтели — 8000. 8500 Н/м 2 ; время упрочнения (обкатки) — 0,12. 0,18 мин; полное упрочнение галтелей на всех шатунных шейках выполняют за 2,5. 3,0 мин.
Рис. 21.2. Схема обкатывания галтелей:
Диаметр деформирующего ролика — 12 мм, угол конуса — 25°, угол опорного конуса — 46°. Радиусы закругления ролика соответствуют минимально допустимым радиусам галтелям. Для предотвращения остаточного деформирования вала обкатывание производят в три-четыре перехода (по несколько шеек в каждом переходе). Силу в каждом переходе создают таким образом, чтобы деформация вала, образовавшаяся за предыдущий переход, компенсировалась при последующем переходе. В результате достигается соосность коренных шеек 0,01 . 0,03 мм, не требуется холодная правка вала, а их сопротивление усталости повышается на 55. 75 %.
Полированиешеек коленчатого вала алмазными лентами. Полирование производят на специальном станке одновременно всех коренных и шатунных шеек. Станок обеспечивает вращательное и возвратно-поступательное (колебательное) движения обрабатываемого вала и прижим с регламентированной силой. Постоянный контакт инструментов и детали обеспечивается за счет синхронного вращения копиров и обрабатываемого вала. Нарезанные кусочки алмазной ленты наклеиваются на башмаки с дугообразной рабочей частью. Радиальная сила прижима инструмента к шейке вала создается пружиной. При полировании необходимо обеспечивать постоянный подвод СОЖ в зону обработки.
Режим полирования: частота вращения вала — 0,8 с -1 ; сила прижима инструмента — 120 Н; амплитуда колебаний — 4 мм; частота колебаний - 0,5 с -1 ; СОЖ - ОСМ-1.
Полирование шеек коленчатого вала пастами. Вкачестве полирующего материала применяют пасту ГОИ или алмазную пасту. Давление полировальных хомутов на шейки вала должно быть в пределах 100. 120 Н/м 2 . Продолжительность полировки при частоте вращения коленчатого вала 150 мин -1 составляет 3. 5 мин.
Суперфиниширование.Для доводки шеек вместо полирования применяют также суперфиниширование. Суперфиниширование выполняют головкой, оснащенной абразивными брусками, на специальном полуавтомате 3875К. Зернистость брусков 4. 8. В качестве СОЖ используют смесь керосина с маслом или жидкость ОСМ-1. Шероховатость после обработки составляет
. Суперфиниширование выравнивает точность размеров, а также снижает шероховатость шеек, вызванную неоднородностью условий предшествующей обработки. При шлифовании валов под суперфиниширование оставляют припуск 0,005 мм.
Уравновешивание коленчатых валов нарушается вследствие износа трущихся поверхностей (при эксплуатации), неравномерном наращивании изношенных поверхностей и механической обработке. Увеличенный в результате этого дисбаланс приводит к дополнительным вибрациям, ухудшающим работу двигателя. Уравновешенность вала достигается либо сверлением отверстий, либо фрезерованием щек. Балансировку коленчатых валов проводят на станке КИ-4274.
Для восстановления трудоспособности изношенных деталей требуется в 5−8 раз меньше технологических операций по сравнению с изготовлением новых деталей. По данным ГОСНИТИ 85% деталей восстанавливают при износе не более 0,3 мм, т. е. их работоспособность восстанавливается при нанесении покрытия незначительной толщины. Однако ресурс восстановленных деталей по сравнению с новыми, во многих случаях, остается низким. В тоже время имеются такие примеры, когда ресурс восстановленных прогрессивными способами, в несколько раз выше ресурса новых деталей.
Основа повышения качества — применение передовых технологий восстановления деталей. При восстановлении коленчатых валов двигателей возникает необходимость изыскания новых, более прогрессивных способов восстановления, которые смогли бы повысить ресурс деталей при сравнительно низких затратах.
Целью курсовой работы по учебной дисциплине ремонт автомобилей и двигателей является:
закрепление теоретических знаний и приобретение практических навыков по оценке технического состояния (дефектов) ремонтного фонда.
Задачи курсовой работы:
1. разборка маршрутов восстановления.
2. выбор способов восстановления деталей.
3. Подбор необходимого оборудования и обоснование рациональных режимов работы на нем.
4. нормирование операций восстановления деталей.
. ХАРАКТЕРИСТИКА ИНДИВИДУАЛЬНЫХ ТРУДОВЫХ СПОРОВ О ВОССТАНОВЛЕНИИ НА РАБОТЕ Понятие и принципы рассмотрения индивидуальных трудовых споров о восстановлении на работе При возникновении или прекращении трудовых . (дисциплинарной, материальной, административной). 1.2 Порядок рассмотрения трудовых споров о восстановлении на работе Порядок рассмотрения индивидуальных трудовых споров в суде регулируется ст. .
1.1 Описание назначения, устройства и условий работы коленчатого вала.
Воспринимает усилия, передаваемые от поршней шатунами, и преобразует их в крутящий момент, который затем через маховик передается агрегатам трансмиссии. В двигателе ВАЗ 2110 коленчатый вал стальной. Коленчатый вал состоит из шатунных и коренных шлифованных шеек, щек и противовесов. На переднем конце вала двигателя ВАЗ 2110 имеется углубление для шпонки распределительной шестерни и шкива привода вентилятора, а также нарезное отверстие для крепления храповика; задняя часть вала выполнена в виде фланца, к которому болтами прикреплен маховик. В углублении задней торцовой части коленчатого вала расположен подшипник ведущего вала коробки передач. Количество и расположение шатунных шеек коленчатого вала зависит от числа цилиндров.
Для уменьшения центробежных сил, создаваемых кривошипами, на коленчатом валу выполнены противовесы, а шатунные шейки сделаны полыми. Для повышения твердости и увеличения срока службы поверхность коренных и шатунных шеек стальных валов закаливают нагревом токами высокой частоты.
Коренные и шатунные шейки вала соединены каналами (сверлениями) в щеках вала. Эти каналы предназначены для подвода масла от коренных подшипников к шатунным. В каждой шатунной шейке вала имеется полость, которая выполняет роль грязеуловителя. Сюда поступает масло от коренных шеек. При вращении вала частицы грязи, находящиеся в масле, под действием центробежных сил отделяются от масла и оседают на стенке грязеуловителя, а к шатунным шейкам поступает очищенное масло. Очистка грязеуловителей осуществляется через завернутые в их торцах резьбовые пробки только при разборке двигателя.
Перемещение вала в продольном направлении ограничивается упорными сталебаббитовыми шайбами, которые расположены по обе стороны первого коренного подшипника или четырьмя сталеалюминиевыми полукольцами, установленными в выточке задней коренной опоры. В местах выхода коленчатого вала из картера двигателя имеются сальники и уплотнители, предотвращающие утечку масла. На переднем конце вала установлен резиновый самоподжимный сальник, а на заднем конце выполнена маслосгонная резьба или маслоотражательный буртик.
В заднем коренном подшипнике сделаны маслоуловительные каналы, в которые сбрасывается масло с маслосгонной резьбы или маслоотражательного буртика и установлен сальник, состоящий из двух кусков асбестового шнура. Шатунные и коренные подшипники. В работающем двигателе нагрузки на шатунные и коренные шейки коленчатого вала очень велики. Для уменьшения трения коренные шейки, как и шатунные, расположены в подшипниках скольжения, которые выполнены в виде вкладышей, аналогичных шатунным. Вкладыши каждого коренного или шатунного подшипника состоят из двух половинок, устанавливаемых в нижней разъемной головке шатуна и в гнезде блока и крышке коренного подшипника.
От провертывания вкладыши удерживаются выступом, входящим в паз шатунного или коренного подшипника. Крышки коренных подшипников закреплены при помощи болтов и гаек, которые для предотвращения от самоотвертывания зашплинтованы проволокой либо застопорены замковыми пластинами.
Ремонт коленчатого вала двигателя ЗИЛ
. 9. Износ шпоночной канавки по ширине. 10. Увеличение длины передней коренной шейки. 11. Увеличение длины шатунных шеек. 1.3 Способы устранения дефектов Изгиб коленчатого вала устраняют правкой на прессе. Вал устанавливают на призму крайними коренными .
Маховик уменьшает неравномерность работы двигателя, выводит поршни из мертвых точек, облегчает пуск двигателя и способствует плавному троганию автомобиля с места. Маховик изготовлен в виде массивного чугунного диска и прикреплен к фланцу коленчатого вала болтами с гайками. При изготовлении маховик сбалансируется вместе с коленчатым валом.
1.2 Анализ дефектов коленчатого вала и технических требований, предъявляемых к отремонтированной детали.
Наиболее распространенные дефекты коленчатого вала автомобиля ВАЗ 2110 является:
2) износ наружной поверхности фланца;
3) биение торцевой поверхности фланца;
4) износ маслосгонных канавок;
5) износ отверстия под подшипник;
6) износ отверстий под болты крепления маховика;
7) износ коренных и шатунных шеек;
8) износ шейки под шестерню и ступицу шкива;
9) износ шпоночной канавки по ширине;
10) увеличение длины передней коренной шейки;
11) увеличение длины шатунных шеек.
Восстановление коленчатого вала начинают с устранения радиального биения обеспечивая передачу усилия на среднюю шейку, перегибают в противоположную сторону на величину превышавшую прогиб в 10 раз.
Допустимое радиальное биение без ремонта:
По рабочему чертежу диаметр шатунных шеек коленчатого вала составляет:
а диаметр коренных шеек коленчатого вала под подшипники составляет:
Коленчатый вал рекомендуется эксплуатировать без восстановления, если радиус кривошипа:
После ремонта коленчатый вал должен отвечать следующим техническим требованиям: цилиндрические поверхности коренных и шатунных шеек; шероховатость должна соответствовать Ra = 0,32 мкм.
коленчатый вал режущий восстановление
2. Расчетно-технологическая часть
2.1 Нормативный пробег
где: K 1 — Коэффициент корректирующий пробег перед кап. ремонтом согластно условиям эксплуатации.
K 1 3 — В зависимости от природно-климатических условий.
K 11 3 — Корректирующий пробег в зависимости от агресивности окружающей среды.
L н кр = 125 000
K 11 3 = 0,8 (холодный)
L k кр = 125 000 * 0,8 = 100 000
2.2 Определение коэффициента технической готовности парка
Где: L cc — среднесуточный пробег авто.
Д ор — предположительность простоя авто в КР (Дней на 1000 км.)
К 4 — коэффициент корректировки продолжительности.
Д кр — продолжительность простоя в КР.
L кр — Нормативный пробег.
a т = 1/175 * (0,3*1,6/1000)+(0,6/100 000)=11,904.
2.3 Определение годового пробега парка
где: A u — списочное количество автомобилей.
L cc — среднесуточный пробег авто.
Д рг — рабочих дней в году.
a — коэффициент технической готовности парка.
L год = 150 * 175 * 305 * 11,904 = 95 306 400 км.
Принимаем 95 400 000 км.
2.4 Обоснование размера производственной партии
x — величина производственной партии.
t — необходимый запас деталей в днях.
Ф дней — рабочих дней.
Ф дней — 253 рабочих дня.
x = (954*1*3) / 253 = 11
3. Разработка технологического процесса восстановления детали
3.1 Особенности конструкции детали
- Материал: высокопрочный чугун ВЧ-60−2
- Шероховатость ремонтных поверхностей и точность их обработки:
а) Ш 50,27 мм Ra =0,25 мкм
б) Ш 80 мм Ra = 0,25 мкм
а) Для восстановления Ш50,27 мм будет служить Ш 49,75 мм
б) Для восстановления Ш 80 мм будет служить Ш79,8 мм
3.2 Условия работы детали при эксплуатации
Вид трения, изнашивание
Ударные, вибрационные знакопеременные нагрузки. Скручивание, изгиб.
Моторное масло, масляная ванная.
Трение скольжения и качения
Различные от 30° С до90° С
Воздействие ГСМ, картерных газов
3.3 Механические свойства материала детали, химический состав
Высокопрочный чугун ВЧ 60−2.
Временное сопротивление разрыву — 40 — 60 кГ/ммІ
Условный предел текучести при растяжении — 42 кГ/ммІ
Относительное удлинение 2%
Высокопрочный чугун получается из серого чугуна путем присадки 0,3 — 1,2% магния.
Магний способствует выделению графита в виде шаровидных включений, а также уменьшает количество серы и газов в металле, очищает и улучшает чугун.
3.4 Выбор рациональных способов восстановления детали и установочных баз
Наименование операции, содержание переходов.
Износ коренных шеек более Ш49,75 мм
Нанесение наплавочной проволоки.
Шлифование Наплавка Шлифование Полировка
Наружные цилиндрические поверхности
Износ диаметра под сальник более Ш79,8 мм
Нанесение гальванического покрытия (хромирование)
Шлифование Хромирование Полировка
Наружная цилиндрическая поверхность
3.5 Разработка маршрута ремонта детали, выбор режущего и измерительного инструмента
Самым ответственным элементом в конструкции двигателя является коленчатый вал, работа которого осуществляется под воздействием динамических и ударных деформаций, вибраций, а также колебаний и высоких температур. Если шатуны или блоки имеют дефекты в геометрии, то ресурс роботы коленчатого вала будет значительно уменьшен. Но если сборка двигателя осуществлялась грамотно, а сам коленвал изготовлен качественно, то ресурс его работы будет большим. Коленчатый вал необходимо проверить перед тем, как он будет установлен в двигатель. Причем независимо от того, новый он или ремонтный.
Износ шеек коленчатого вала
Еще одна причина слишком быстрого износа шеек – это материал невысокого качества самого коленвала. Желательно приобретать запчасти для машин у известных и проверенных поставщиков и производителей, чтобы не попасть на подделку или детали низкого качества. Особенно большим ресурсом обладают коленчатые валы из высокопрочного чугуна. Если же производитель при изготовлении вала использовал сталь либо мягкий серый чугун, то ресурс работы вала будет небольшим.
Задиры на шейке распределительного вала
Возникнуть такая проблема может:
- из-за использования смазки низкого качества;
- в результате засорения фильтра для масла;
- если масло не менялось вовремя;
- если система характеризуется недостаточным давлением;
- при перегреве, так как высокая температура уменьшает вязкость масла и его смазывающие свойства ухудшаются.
Устранение царапин на шейке коленвала
Нельзя путать царапины с усталостными трещинами. Отличить их достаточно просто: если взять лупу и осмотреть царапину, то можно увидеть светлое дно, а в трещинах дно будет иметь темный цвет. Также царапину можно удалить простой полировкой, в то время как трещины таким методом не удаляются. Еще одним важным отличием царапины от трещины является ее форма: она является прямой, а трещина зачастую характеризуется ломаной линией.
Если царапины неглубокие, то можно осуществить полировку шеек коленвала, но при глубине царапины свыше 5 мкм придется шлифовать поверхность на следующий ремонтный размер. Перед дальнейшей эксплуатацией двигателя необходимо заменить масло и масляный фильтр. Не помешает произвести проверку шатунов на эллипсность.
Прогиб коленвала
Зачастую такой дефект характерен для валов тяжелой строительной и сельскохозяйственной техники (например, комбайнов). Также прогнуться может вал, который был сделан из материала низкого качества, то есть из мягкого чугуна. Если анализ показал деформацию вала более 0,1 миллиметр, то необходимо выполнить его выпрямление.
Трещины в шейке коленчатого вала
Данный дефект считается одним из серьезнейших, ведь трещины могут стать причиной возникновения излома, это, повлияет и на детали, сопряженные с коленвалом. Коленчатый вал с трещинами (вне зависимости от их размеров и места расположения) необходимо заменить, ремонтировать его нельзя!
Читайте также: