- •Е. Г. Стеценко, ю. Н. Конарев коленчатые валы тепловозных дизелей москва «транспорт» 1985
- •Предисловие
- •I. Влияние конструктивных форм коленчатых валов на прочность и долговечность
- •Общие сведения
- •1. Типы коленчатых валов:
- •Основные элементы конструкции коленчатых валов (галтели, шейки, щеки)
- •Тепловые деформации блока цилиндров и их влияние на напряженное состояние коленчатого вала
- •Размеры и нормы содержания коленчатых валов в эксплуатации
- •Характеристика чугуна, применяемого для коленчатых валов
- •Впияние качества литья на прочность коленчатых валов
- •Совершенствование технологии отливки коленчатых валов
- •Методы повышения предела выносливости и износостойкости коленчатых валов
- •Общие сведения
- •Пластическая деформация (накатывание) поверхности галтелей
- •Особенности технологии накатывания
- •См2 и 0,2 мм Риски, задиры и забоины щек, галтелей не допускаются; вал проверить на наличие пороков металлургического характера
- •Химико-термическая обработка (азотирование)
- •Хромирование поверхности шеек
- •IV. Эксплуатация коленчатых валов
- •Виды повреждений коленчатых валов рядных и V-образных дизелей
- •1 2 3 * 5 В 7 8 э т, годы
- •Интенсивность износа неазотированных и азотированных коленчатых валов
- •250,00 243,38 2K9,ss гЩэь й,нм 1 — шатунные шейки новых валов; 2 — коренные шейки новых валов; 3 — шатунные шейкн максимально изношенных валов; 4 — коренные шейкн максимально изношенных валов
- •Средияя овальность всех шеек
- •Эксплуатационные нормы содержания коленчатых валов
- •Несоосность (ступенчатость) опор и коренных шеек коленчатых валов
- •Типа дюо:
- •Днзеля 14д40
- •Методы измерения износа шеек
- •Ного износа шеек коленчатого вала днзеля типа дюо при помощи шейкомера (при расположении вала в блоке цилиндров)
- •Рнс. 41. Схема измерения вырезанной лунки
- •Укладка коленчатого вала на опоры блока цилиндров
- •Дефектоскопия коленчатых валов
- •Для учащихся технических школ машинистов тепловозов.
- •Заказы принимаются:
Характеристика чугуна, применяемого для коленчатых валов
Впияние качества литья на прочность коленчатых валов
Коленчатые валы тепловозных дизелей типов Д100, 11Д45, 14ДЮ изготовляли из высоколегированного чугуна. Однако эти валы имели низкую надежность и высокую стоимость. Для коленчатых валов стали использовать высокопрочный чугун с глобулярным графитом (ВПЧ 60-2). В основу этой марки чугуна был положен серый чугун марки СЧ15-32 с добавкой небольшого количества магния.
Химический состав чугуна для изготовления коленчатых валов приведен в табл. 7.
Эти чугуны отличаются механическими свойствами. Так, высокопрочный чугун с глобулярным графитом перлитной структуры имеет более высокий предел прочности при растяжении (на 45%) и предел прочности при сжатии (на 43%) по сравнению с легированным чугуном.
Механические свойства этих чугунов приведены в габл. 8.
Проведенные испытания на предел выносливости легированного и высокопрочного чугуна с глобулярным графитом на образцах, имеющих концентраторы напряжений в виде бурта шириной b и диаметра поперечного отверстия а, а также наличие данных о влиянии размеров образца на предел выносливости позволили оценить эффект концентрации напряжений для сопоставляемых чугунов и влияние концентраторов напряжения на размеры элементов коленчатого вала, изготовленного из высокопрочного чугуна.
Сопоставляя значения эффективных коэффициентов концентрации (табл. 9), полученных при испытании образцов на предел выносливости, изготовленных диаметром 25 мм и выше из высокопрочного чугуна с глобулярным графитом, легированного чугуна и стали, ориентировочно определяют и величины эффективных коэффициентов концентрации для натурного чугунного коленчатого вала.
Значения эффективных коэффициентов концентрации, определенных для основных элементов коленчатого вала дизеля типа Д100, изготовленного из высокопрочного чугуна с глобулярным графитом, приведены в табл. 10.
Чугун
Химический
состав,
н
С
SI
Мп
р
8
Сг
N1
Ма
Легированный
Высокопрочный
с глобулярным графитом
2,15—
2,45 3,3 — 3,5
2,2-
2,3— 3.5
1,1
—
1.3
0,6—
0,7
0,045
0,09
0,045
0,015
0,4-
0,6
1,01
-
1,2
0,9—
1,1
Таблица
8
Механические
свойства чугуна
Показатели
легированного
высокопрочного
с глобулирным графитом
Ферритовая структура
Перлитовая структура
Предел
прочности, МПа:
при
растяжении ав
440
420—440
560-640
при
сжатии асж
140
140—170
180—200
при
изгибе а,
90
—
90—110
Стрела
прогиба
/==100
мм,
1,4
—
—
Твердость
НВ
255,0—286,0
207,0—229,0
255,0—289,0
Предел
выносливости, МПа:
при
изгибе а-i
130*
150»*
180**
при
кручении т_2
120*
115
135
Ударная
вязкость ак,
МПа
0,05—0,075
—
—
Диаметр
образца; *(*=9,48 мм; »*<*=40,0 мм.
Таблица 9
|
Результаты прочностных испытаний образцов из различных материалов |
|||
Показатели |
легированный |
чугун с глобулярным графитом |
сталь 35 |
|
|
чугун |
Ферритовая структура |
Перлитовая структура |
|
Предел прочности при растяжении <хв1, МПа |
210—250 |
440 |
580 |
520—650 |
Предел выносливости при симметричном изгибе s_j МПа |
100—105 |
150 |
180 |
220—300 |
Эффективный коэффициент концентрации напряжений на бурте кд , 6/d=0,027ч-0,055 |
|
1,37 |
1,77 |
2,40 |
Эффективный коэффициент концентрации напряжений к_ |
1—1,05 |
1,09 |
1,41 |
2,0 |
Поперечное отверстие, ajd= =0,2 |
1,6 |
— |
— |
1.6 |
Бурт, bjd=0,055 |
1,11 |
|
"■ |
|
Элементы
коленчатого вала дизеля типа Д100
Эффективный
коэффициент концентрации напряжений
ка
к
т
1,2—1,6
1,17
Коренная
шейка
1,6
1,6
1,1—1,46
1,17
Шатунная
шейка
1,5
1,5
Щека
(галтель)
1,9—2,5
1,16—1,5
Примечание.
В числителе—галтель, в знаменателе—поперечное
отверстие.