1. Метод базирования и выверки (регулирования) коленчатых валов на станках при механической обработке.

Базирование коленчатых валов на станках, их выверка перед обработкой или регулировка при выполнении технологической операции имеют ряд особенностей. Главная из этих особенностей состоит в выборе рациональной схемы базирования и определении наиболее правильного положения коленчатого вала на станке в процессе обработки. Для крупных коленчатых валов малооборотных дизелей это обстоятельство является весьма существенным из-за их меньшей относительной жесткости по сравнению с коленчатыми валами высокооборотных дизелей.

На практике различают три метода базирования и выверки (регулирования) коленчатых валов на станках при механической обработке: на призматических постоянных и регулируемых опорах, количество которых зависит от числа кривошипов, а схема установки регламентируется стандартами; в патроне и на люнетах; в патроне или призматических постоянных опорах с выверкой положения вала по нулевым раскепам.

Первый из этих методов предусматривает установку коленчатых валов с тремя или шестью кривошипами на трех опорах. Две крайние из этих опор являются постоянными, а средняя (под четвертой шейкой) – регулируемой. Основное преимущество этой схемы состоит в ее простоте.

Однако сравнительно малая жесткость крупных коленчатых валов предопределяют недостаточную надежность такой установки и возможно большие радиальные биения коренных шеек. Проверяют радиальное биение коренных шеек коленчатых валов. Посредственно на станке или на контрольной плите. При этом всегда наибольшую точность измерений достигают при установке деталей в призматические опоры. При измерениях радиального биения в центрах на прямолинейность вала, а следовательно, и на биение заметное влияние оказывает усилие поджатия заднего центра. Для ответственных деталей проверки радиального биения в центрах следует по возможности избегать. Сущность установки коленчатых валов на токарных или шлифовальных станках в патронах и на люнетах состоит в том, что за базу для регулирования вала на промежуточных поддерживающих люнетах при выверке и обработке коренных шеек принимают, естественно, упруго изогнутую под действием собственного веса ось вала, установленного на двух концевых опорах. При этом фланцевый конец коленчатого вала закрепляют в патроне станка после предварительной выверки с помощью индикатора часового типа по посадочному пояску под шестерню газораспределения. Это объясняется тем, что посадочный поясок под шестерню газораспределения в эксплуатации практически не изнашивается и не изменяет своей формы и взаимного расположения относительно оси вала. Под другую концевую коренную шейку подводят люнет таким образом, чтобы базирование осуществлялось по нерабочему пояску этой шейки. Последовательными регулировками кулачков люнетов добиваются такого положения вала, при котором его центральное отверстие точно согласуется с задним центром станка. Положение вала при регулировке концевого люнета контролируют двумя индикаторами часового типа, измеряющими смещения шейки вала в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Совпадение оси вала с линией центров станка считают удовлетворительным в том случае, если при поджатии заднего центра оба индикатора не изменяют своих показаний.

Очередной этап подготовки вала к обработке при этом методе установки состоит в протачивании или шлифовании базового пояска на средней шейке для установки промежуточного поддерживающего люнета. С этой целью при фиксированном положении коленчатого вала (например, при вертикальном расположении шатунной шейки первого кривошипа) под среднюю шейку подводят кулачки люнета до полного устранения естественных люфтов в люнете. Регулировку считают законченной тогда, когда показания индикаторов, расположенных в плоскости перемещения кулачков люнета изменяются не более чем на 0,02 мм. В таком положении обрабатывают посадочный поясок «как чисто». После дополнительной подрегулировки среднего люнета обрабатывают остальные шейки. При необходимости под другие шейки коленчатого вала устанавливают дополнительные люнеты по аналогичной методике их регулирования и фиксирования.

2. Конструкторско-технологические особенности коленчатых валов ВОД и МОД, обуславливающие качественные и количественные различия фактических износов баз и принципиально отличные схемы окончательной механической обработки для устранения этих износов.

Коленчатые валы высокооборотных дизелей, как правило, имеют меньшие габаритные размеры и отличаются тем, что для повышения из­носостойкости коренных и шатунных шеек предусматривают при их изго­товлении поверхностное упрочнение термической (поверхностной закал­кой) или химико-термической обработкой.

Из химико-термических процессов для повышения износостойкости коленчатых валов наибольшее применение получило азотирование ко­ренных и шатунных шеек. В результате термически или химико-термически обработанные валы, благодаря повышенной твердости шеек, имеют незначительные износы к моменту поступления дизелей в ремонт.

С другой стороны, коленчатые валы с поверхностной закалкой корен­ных и шатунных шеек оказываются более чувствительными к темпера­турным изменениям в эксплуатации и, естественно, более склонными к

трещинообразованию. Такая склонность к трещинообразованию вынуждает особенно строго подходить к назначению режимов резания при шлифовании коренных и шатунных шеек. Ограничения по режимам резания нужны для снижения вероятности образования шлифовочных трещин и прижогов. Известно, что шлифование отличается большим тепловыделением и при форсиро­ванных режимах резания возможно появление таких трещин и прижогов. Прижоги всегда для ответственных деталей не только нежелательны, но и относятся к браковочным признакам.

Коленчатые валы малооборотных дизелей изготавливают с коренны­ми и шатунными шейками без термической обработки. Эти валы имеют большие износы.

При дефектации коленчатых валов, принципиально мало отличаю­щихся для валов высокооборотных и малооборотных дизелей, геометри­ческие изменения размеров выявляют микрометрическими измерениями. Отклонения от круглости коренных и шатунных шеек опреде­ляют в средних сечениях по длине шеек измерениями микрометром с точ­ностью 0,01 мм этих шеек в двух взаимно перпендикулярных направлени­ях, одинаково ориентированных для всех кривошипов. Факти­ческие значения некруглости как разность размеров в указанных направ­лениях сравнивают с предельно допустимыми, которые для большинства коленчатых валов.

Отклонения от цилиндричности контролируют реже из-за малой дли­ны коренных и шатунных шеек.

Радиальное биение коренных шеек при изготовлении и дефектации коленчатых валов регламентируют и измеряют в виде двух значений: пре­дельных биений соседних шеек, биений лю­бых произвольных шеек. Схемы провер­ки радиальных биений коренных шеек установлены стандартами. По этим схемам коленчатые валы с шестью кривошипами ба­зируют при проверках на двух постоянных призматических опорах край­ними шейками и одной регулируемой, всегда подводимой под четвертую шейку. Контролируют радиальное биение индикаторами часового типа.

Макро- и микротрещины на поверхности шеек и щеках коленчатых валов обнаруживают соответственно визуальным осмотром или методами неразрушающего контроля. Микротрещины выявляют на поверхности и в подповерхностных слоях магнитопорошковыми или токовихревыми де­фектоскопами.

Геометрические формы азотированных коренных и шатунных шеек коленчатых валов восстанавливают механической обработкой «на год­ность» путем полирования, при которой добиваются одновременно и по­вышения параметров микрорельефа рабочих поверхностей шеек. Такой ремонт обусловлен тем, что

1) износы коренных и шатунных шеек невелики;

2. шлифование, в отличие от полирования, сопровождается всегда об­разованием в поверхностном слое обрабатываемых деталей больших рас­тягивающих напряжений, которые отрицательно влияют на усталостную прочность металла при его знакопеременных нагружениях;

3. твердость азотированного слоя по глубине гиперболически снижа­ется, и, следовательно, удаление даже небольших припусков механиче­ским путем приведет к заметному снижению износостойкости валов.

Коленчатые валы с шейками, упрочненными поверхностной закалкой ТВЧ, имеют большую глубину упрочненного слоя. По этой причине в случае необходимости их ремонтируют по системе ремонтных размеров. Иногда такие коленчатые валы шлифуют для удаления неглубоких по­верхностных трещин.

Для ремонта коленчатых валов наращиванием металла применяют железнение, хромирование и плазменное напыление.

Очевидно, что по конструктивным соображениям гальванические про­цессы (железнение, хромирование) в стационарных ваннах являются не­приемлемыми. По этой причине используют локальные ячейки с проточ­ным электролитом.

В частности, при хромировании шеек коленчатых валов в проточном электролите наиболее целесообразные режимы и параметры процесса.

Для повышения предела выносливости металла предусматривают предварительное пластическое деформирование восстанавливаемой по­верхности, использование реверсивного тока и т. п.