12. Правка деталей машин поверхностным пластическим деформированием

12.1 Правка прямых и коленчатых валов

К геометрической форме прямых и коленчатых валов (КВ) предъявляются весьма высокие требования. Так, взаимное биение коренных шеек КВ, как правило, не должно превышать 0,02–0,05 мм. Биение опорных шеек шпинделей прецизионных станков не должно превышать несколько мкм. Биение опорных шеек шпинделей прецизионных станков не должно превышать несколько мкм. Столь жесткие требования очень сложно выполнить в условиях производства. Например, при изготовлении КВ двигателя А-41 биение средних шеек выше допустимого (0,04 мм) имело около 80% валов. Максимальная величина биения составляла 0,18мм. Поэтому в технологические процессы изготовления прямых и коленчатых валов, как правило, вводят одну или несколько (до девяти!) операций холодной правки на прессах.

Геометрическая форма валов нарушается в процессе их эксплуатации, а также при ремонте и восстановлении. Рассмотрим этот вопрос подробнее.

12.1.1. Нарушение правильной геометрической формы коленчатых валов в эксплуатации, при ремонте и восстановлении

В процессе эксплуатации КВ двигателей внутреннего сгорания имеют место задиры шеек, заклинивание коренных и шатунных вкладышей, поршней, обрывы клапанов, шатунов и другие повреждения. В результате КВ изгибаются, приобретают остаточные прогибы, которые выражаются в увеличении биения коренных шеек. Примерно 15–30% (в зависимости от модели) КВ автомобильных двигателей, поступивших в капитальный ремонт, имеют биения до 1–3 мм и более.

Прогиб КВ до 0,2 мм устраняют шлифовкой коренных шеек, при бóльших прогибах стальные коленчатые валы правят на прессах в холодном состоянии, чугунные КВ предварительно подогревают до 400–450^° C.

Прогибы КВ чаще всего (в 64% случаев) происходят из-за заклинивания валов. Дуга прогиба обычно находится в плоскости кривошипов и имеет максимум на средней коренной шейке (КШ). Стальные КВ заклинивают в подшипниках в 1,7 раза чаще, чем чугунные.

Количество КВ двигателя ЗМЗ-53, требующих правки, составляет: c ненаплавленными КШ – 81,6%, с ранее наплавленными КШ – 8,4%. Процент валов с биением КШ более 0,5 мм составляет 11–15%.

При проведении восстановительных операций (наплавке) вследствие значительных термических напряжений происходит коробление КВ, поэтому после наплавки необходимо проведение операции правки, которую проводят на прессах.

Так, при наплавке предельно изношенных КВ двигателей RABA-MAN (легированная сталь с С  0,6–0,65%) к автобусам “Икарус” порошковой проволокой ПП-Нп 35В9X3СФ диаметром 3,6 мм под флюсом АН-328 происходит значительное коробление валов, прогиб достигает 1,7–2,5 мм. При правке таких валов на прессе некоторые валы разрушались. При использовании проволоки ПП-Нп 40X4Г2СМНТФ прогиб уменьшился до 0,4–0,7 мм.

При многодуговой наплавке КВ двигателя ГАЗ-52 биение КШ доходит до 2,5 мм.

Из-за отрицательных последствий правки на прессах на сопротивление усталости КВ введены допустимые для правки величины прогибов. Так, НАТИ рекомендует править на прессах КВ тракторных двигателей: до закалки шеек со стрелой прогиба f 1,5 мм; после закалки шеек с f 1 мм. Техническими требованиями на ремонт двигателей ЗИЛ-130 и ЗМЗ-53 установлена допустимая величина прогиба КВ – f 2 мм. Германская фирма “Даймлер-Бенц” подвергает правке КВ автомобильных двигателей с f 0,7 мм.

Таким образом, в процессе ремонта и восстановления КВ необходимо проведение неоднократных правок валов в связи с изгибами КВ, полученными в эксплуатации (из-за заклинивания поршней и т. п.) и при проведении операций наплавки.