2336

ней шейке. При прогибе более допустимого по требованиям заводаизготовителя коленчатый вал правят гидравлическим прессом. Валы, имеющие прогиб больше предельного, бракуются. При правке коленчатого вала в местах концентрации напряжения, особенно на галтелях, могут появиться трещины. Поэтому иногда применяют высококачественный, но малопроизводительный способ правки наклепом – нанесением ударов молотка по поверхности щек. Однако правку наклепом может выполнить только рабочий высокой квалификации.

Таблица 1 1 . 3 Основные дефекты коленчатого вала ЗИЛ-130

Таблица 1 1 . 4 Ремонтные размеры задней упорной шайбы в зависимости

от длины передней коренной шейки ЗИЛ-130

Далее зачищают рабочую поверхность коленчатого вала до металлического блеска для магнитного контроля. Контроль осуществляется с использованием магнитного порошка или суспензии, в которую входит смесь трансформаторного масла (40 %) и керосина (60 %), а также магнитный порошок из окиси железа Fе3О4 (окалина прокатная, ковочная), молотой чугунной стружки или сепарированной пыли после полировки стальных деталей. Концентрация суспензии – 50 г порошка на 1 дм3 жидкой смеси.

Намагничивание коленчатого вала производится пропусканием через него электрического тока (циркулярное намагничивание) или в поле соле-

241

ноида (продольное намагничивание). В первом случае лучше выявляются продольные трещины, во втором – поперечные.

Суспензия наносится на контролируемые участки поливом чаще всего после окончания намагничивания (допускается окунание вала в ванну с суспензией). При наличии дефектов на контролируемой поверхности появятся «жилки», повторяющие форму трещин.

Для дефектации применяют универсальные или специальные дефектоскопы. После окончания контроля коленчатый вал размагничивают пропусканием через него электрического тока, постепенно уменьшая его до нуля. На автомобильном транспорте коленчатый вал с трещиной, как правило, бракуют. Коленчатые валы без трещин далее проходят контроль на твердость материала шеек. В процессе изнашивания поверхности шеек, закаленных ТВЧ, твердость материала снижается. Приемлемая для эксплуатации твердость поверхности шеек находится в пределах 52...62 НRС.

Подготовка коленчатых валов к восстановлению завершается контролем и сортировкой их по типам и размерным группам на сортировочном столе, оборудованном необходимыми контрольно-измерительными приборами и инструментом, в результате чего выявляются валы, бракуемые окончательно, подлежащие ремонту или используемые повторно без ремонта. Контролируются: размеры коренных и шатунных шеек, посадочных мест под подшипник первичного вала коробки передач, шкив, маховик, распределительная шестерня, отверстия под болты крепления маховика, износ шпоночных канавок, резьб (включая и маслогонные), торцовое биение фланца маховике. Параметры ряда коленчатых валов автомобильных двигателей, допустимых без ремонта (по данным ГосНИТИ), приведены в табл. 11.5. Проверку начинают с тех параметров, по которым наиболее часто бракуются коленчатые валы.

При подготовке коленчатых валов к восстановлению на щеках вала с помощью шаблонов отмечают места, фиксирующие расположение отверстий масляных каналов, в которые забивают пробки из малоуглеродистой стали на глубину 2,5...3,0 мм.

Подготовленные к восстановлению и отсортированные коленчатые валы укладывают на передвижные стеллажи по типам (подлежащие наплавке, шлифованию под необходимый ремонтный размер и т.д.) и направляют на соответствующие участки.

Для восстановления изношенных поверхностей коленчатых валов, в первую очередь коренных и шатунных шеек, применяются различные способы нанесения покрытий (табл. 11.6). Однако многие из них неприемлемы вследствие низкой износостойкости восстановленной поверхности, невысокого предела выносливости, неустойчивости свойств наложенного слоя, низкой производительности процесса восстановления и других причин.

Коленчатые валы, не требующие наращивания изношенных шеек, шлифуют под ремонтные размеры (табл. 11.7).

242

Таблица 1 1 . 5 Геометрические параметры коленчатых валов, допустимые без ремонта

Таблица 1 1 . 6 Режимы наплавки чугунных коленчатых валов

243

Кроме износа шеек коленчатый вал может иметь и другие дефекты. Их устранение также обеспечивает его работоспособность. Посадочные поверхности под шкивы, шестерню и другие элементы устраняются наплавкой в углекислом газе проволокой Св-18ХГСА с последующим обтачиванием и шлифованием до требуемого размера.

Торцовое биение фланца маховика устраняют протачиванием торца на токарном станке (не более 0,1...0,2 мм).

Износ и нарушение геометрической формы посадочного диаметра устраняют наплавкой с последующим точением и шлифованием до исходного размера. Рекомендуемые режимы обработки фланца: частота вращения детали – 200...400 мин-1; подача – 0,3 мм/об., число проходов 1...3.

У шпоночных пазов изнашиваются боковые грани. При их небольшом износе пазы фрезеруют до выведения следов износа. Допускается увеличение ширины паза на 15 %. В этом случае в соединяемой детали также уве-

244

личивают ширину шпоночной канавки и при сборке устанавливают шпонку ремонтного размера. Иногда шпоночный паз соединяемой детали не обрабатывают, а устанавливают ступенчатую шпонку. Если шпоночный паз невозможно восстановить обработкой под ремонтный размер, то его заваривают и фрезеруют паз номинального размера на новом месте. Однако менять положение паза на валу нельзя, если шпонка служит одновременно и для фиксации соединяемой детали в строго заданном положении (например, шпоночный паз распределительного вала).

Изношенные шпоночные канавки восстанавливают заваркой проволокой Св-08Г2С в углекислом газе и фрезерованием новых канавок на прежнем месте. Это обеспечивает взаимозаменяемость шпоночных соединений. Параметры шпоночных канавок (рис. 11.11) коленчатых валов и размеры, выдерживаемые при ремонте, приведены в табл. 11.8.

Рис. 11.11. Геометрические параметры шпоночных канавок коленчатого вала

245

В отверстие под подшипник первичного вала коробки передач в случае износа целесообразно запрессовывать втулку, предварительно подготовив для этого отверстие и расточив ее до требуемого размера. Окончательная толщина стенки втулки должна быть в пределах 2...3 мм. Овальность и конусообразность внутреннего размера втулки не более 0,03 мм. Выступающий после запрессовки торец втулки подрезают заподлицо с торцом фланца и снимают фаску.

Во избежание появления задиров на вкладышах острые кромки масляных каналов должны быть плавно закруглены.

После чернового шлифования в наплавленных коленчатых валах пробивают заглушки и зенкеруют отверстия на глубину 4...5 мм. При восстановлении вала под ремонтный размер перед шлифованием углубляют кромки масляных каналов и зачищают их при помощи переносной шлифовальной машинки. После шлифования шеек фаски полируют.

При восстановлении коленчатых валов в масляных каналах могут остаться кусочки огнеупорной глины, графита, стружки и т.д. Поэтому после завершения механической обработки необходимо тщательно очистить коленчатый вал от технологических загрязнений, так как они усиливают износ шеек.

Технология механической обработки коленчатых валов зависит от их конструкции, способа восстановления шеек, программы выпуска, оснащенности ремонтного завода оборудованием и приспособлениями. При этом важное значение имеет выбор технологических баз. Существует несколько вариантов выбора баз.

На рис. 11.12 приведены наиболее часто встречающиеся варианты базирования при механической обработке коренных шеек. По варианту а коленчатый вал устанавливают фланцем к задней бабке и ее центром лишают вал двух степеней свободы, а со стороны шпинделя его опирают на плавающий центр, который отбирает еще две степени свободы. Пятая степень свободы – осевое перемещение вала – ограничивается упором в тот базовый торец, от которого заданы все линейные размеры.

Рис. 11.12. Варианты базирования коленчатого вала

Вариант б отличается от а тем, что вал устанавливается шейкой под распределительную шестерню в трехкулачковый патрон и крайней коренной шейкой со стороны фланца в люнет.

246

Вариант в применяют при восстановлении центровых отверстий и резьб в хвостовике вала.

При обработке шатунных шеек вал должен лишиться всех шести степеней свободы. Для этого необходима угловая фиксация вала за счет контакта технологической лыски на щеке вала с фиксатором делительной скобы центросместителя или фиксации вала штифтом поводкового патрона, входящим в одно из отверстий фланца.

При монтаже и разборке коленчатого вала в процессе наплавки, правки возможна его деформация, поэтому механическая обработка его начинается с исправления центровых фасок. Затем на токарном станке обрабатывают точением шатунные шейки, установив в центросместители. Существуют различные варианты обтачивания шеек вала, но наиболее часто применяется обработка в два прохода правым и левым резцами, заправленными по радиусу галтели. Черновое точение обычно производится резцом из сплава ВК6М со скоростью 17...80 м/мин при глубине резания 1,5...2 мм и подаче 0,2...0,5 мм/об, чистовое-со скоростью 25...100 м/мин, при глубине резания 0,25...0,45 мм и подаче 0,10...0,15 мм/об.

Центросместители, обеспечивающие точность радиуса кривошипов, бывают – регулируемые, для серийного восстановления валов различных конструкций и нерегулируемые – для обработки на предприятиях, специализирующихся на восстановлении вала одной модели.

Обработка коренных шеек осуществляется при тех же режимах, которые применяются для точения шатунных шеек. Припуск при точении должен быть в пределах 0,3...0,5 мм. После обточки коленчатый вал, как правило, закаливается ТВЧ и шлифуется до исходного размера шеек. Шлифование применяется также при обработке вала под ремонтный размер и после наплавки шеек под слоем легированного флюса по технологии НИИАТ и ГосНИТИ, а также в случае восстановления наплавкой чугунных валов. Шлифование под ремонтный размер производится в одну операцию, в других случаях обычно применяют черновое и чистовое шлифование.

Для шлифования шеек коленчатого вала используются специализированные станки ХШ2-12, -01, широкоуниверсальный ЗА423 и других моделей.

Шлифуют шейки обычно электрокорундовыми кругами на керамической связке зернистостью 16...60 и твердостью СМ2, С1, С2, СТ1, СТ2. Чугунные коленчатые валы рекомендуется шлифовать кругом КЧ-46 зернистостью 46, твердостью СМ2 или М2. Шлифовальные круги перед употреблением правят алмазным карандашом, закрепленным в оправке, при обильном охлаждении эмульсией.

Шлифуют сначала коренные шейки и все другие рабочие поверхности, находящиеся на одной оси с ними, затем шатунные. При упрочнении галтелей шатунных шеек накаткой целесообразно применять обратный порядок. Рекомендуемые режимы шлифования приведены в табл. 11.9. Шлифо-

247

вальные круги следует править после обработки одного-двух коленчатых валов.

Таблица 1 1 . 9 Режимы шлифования коленчатых валов

При шлифовании в качестве охлаждающей жидкости используют 3...4%-й раствор кальцинированной соды или эмульсию, состоящую из 10 г индустриального масла на 1 дм3 воды.

На шлифовальной поверхности не должно быть рисок, овальность шеек не должна превышать 0,015 мм. Шероховатость поверхности характери-

зуется Ra=0,4...0,8 мкм.

Восстановленные коленчатые валы, в том числе шлифованные под ремонтный размер, во многих случаях имеют микротрещины, особенно на галтелях шатунных шеек. Поэтому для повышения выносливости вала целесообразно обработать его механической или виброгидравлической чеканкой, термомеханической обкаткой или другими способами пластической деформации. Наиболее простым способом упрочнения галтелей является накатка роликами из твердых сплавов (табл. 11.10).

Таблица 1 1 . 1 0 Режимы упрочнения галтелей шатунных шеек коленчатого вала

Завершающими операциями механической обработки шеек коленчатого вала являются суперфиниширование и полирование. Для суперфиниширования при шлифовании оставляется припуск 0,005 мм, соответствующий примерно высоте микронеровностей. Суперфиниширование производится на станках 2К34, ЗА423, США-1 и других моделей.

Обработка поверхности при суперфинишировании достигается в результате использования трех видов движения: вращения коленчатого вала в зависимости от конструкции станка с частотой 31...61 мин-1, продольной подачи брусков вдоль оси шейки и колебательного движения брусков

248

вдоль оси шейки с амплитудой 2...6 мм и частотой осциллирования 400 (200) двойных ходов за 1 мин. Для суперфиниширования используются бруски белого электрокорунда Л03-3 с твердостью С2 В83-83, С1 В77-82, алмазные АБХ8х3х33, М-100. Смазочно-охлаждающая жидкость – смесь керосина и масла.

Вмелкосерийном производстве коленчатые валы полируют на токарном станке при усилении на полировальном хомуте 100…120 Н с исполь-

зованием пасты ГОИ или алмазной пасты в течение 3...5 мин при частоте вращения коленчатого вала 150 мин-1. В серийном и массовом ремонтном производстве шейки коленчатых валов полируют на специальных полировальных станках и стендах. Полирование шеек производится абразивными брусками ЭБ зернистостью М28 и твердостью МЗ. Для полирования могут быть использованы также эластичные алмазные ленты зернистостью АСД-10 со связкой Р9 и концентрацией 50 %. Лента крепится на державке

смягкими подушками, закрепленными на колодке. Размеры лент выбираются в зависимости от длины полируемой поверхности.

Ориентировочные режимы полирования: частота вращения коленчатого вала при предварительной обработке 60 мин-1, окончательной – 120 мин-1; амплитуда колебания вала – 4 мм; частота колебаний вала – 300 мин-1; продолжительность полирования – 40 с; давление прижима лент – 0,2 МПа; охлаждающая жидкость – керосин.

Впроцессе эксплуатации и ремонта нарушается сбалансированность коленчатого вала. Поэтому перед полированием шеек производят его балансировку. Дисбаланс устраняется наплавкой металла в предусмотренные для этой цели отверстия в противовесах, высверливанием отверстий или фрезерованием площадок на противовесах. Допустимая несбалансированность для каждого вала устанавливается согласно техническим условиям. Для коленчатого вала, например, ЯМЗ-238НБ дисбаланс должен быть не более 50 г·см, ЯМЗ-240НБ – 150 г·см.

После завершения всех работ производят окончательную проверку соответствия вала техническим условиям сначала визуально, затем магнитным дефектоскопом. После этого контролируют геометрические параметры (рис. 11.13).

Для контроля размеров коленчатого вала используются предельные калибры, ручные, механические, пневматические, оптические и оптико-механические инструмен-

249

рации. На рис. 11.14 показано приспособление, позволяющее непрерывно следить за изменением размера шейки. К шлифуемой шейке 1, охватываемой скобой 2, подводится шток 3, который через передающий механизм 5 связан со стрелкой индикатора 4. При помощи кронштейна 6 приспособление крепится на защитном кожухе шлифовального круга. Послеоперационный контроль или контроль в ходе ремонта в процессе их шлифования позволяет своевременно корректировать техно-

ных чугунов. Твердость рабочих поверхностей опорных шеек, кулачков, эксцентрика после термообработки равна 51...63 HRC. Распределительные валы имеют малую жесткость на изгиб и скручивание, что создает дополнительные сложности при изготовлении и ремонте (табл. 11.11).

250