3. Лабораторная работа № 2 Исследование износа коленчатого вала двигателя

Цель работы: закрепление и развитие знаний, способов, средств и техники дефектации коленчатого вала, приобретение практических навыков определения дефектов и их сочетаний, использование средств контроля и руководства по капитальному ремонту автомобилей, уяснение характера дефектовочных работ.

Содержание работы: подготовка исходных данных для дефектации деталей; определение технического состояния деталей; сортировка деталей по результатам контроля; назначение способа ремонта и содержания операций по подефектной технологии; оформление отчета о результатах работы.

Оборудование: коленчатый вал двигателя ЗМЗ-402; прибор ПБМ-500; микрометр типа МК (ГОСТ 11098-64) с пределами измерения 50–100 мм; стойка микрометра (ТУ 2-084-823-68); штатив Ш-П-Н (ГОСТ 10197-70); микрометрический глубиномер; штангенрейсмус ПР-250-005 (ГОСТ 164-80); индикатор часового типа ИЧ (ГОСТ 577-68) – пределы измерений 0–5 мм; твердомер ТК-14-250; дефектовочные карты и таблицы ремонтных размеров.

Конструктивно-технологическая характеристика детали. Коленчатый вал двигателя ЗМЗ-402 отлит из высокопрочного чугуна. Основные конструктивные элементы коленчатого вала – коренные и шатунные шейки, носок вала (посадочные поверхности под шкив и шестерню механизма газораспределения и шкив вентилятора), шпоночная канавка, резьба под храповик, фланец вала (отверстия под болты крепления маховика и под подшипник ведущего вала коробки передач).

Требования к точности размеров: в пределах квалитетов 4-5 (для шеек валов) и квалитетов 6-7 для остальных конструктивных элементов, отклонения форм и расположения не должны выходить за пределы поля допуска 5-ого квалитета. Отклонения радиуса кривошипа не должны превышать значения 0,05 мм. Шероховатость поверхности шеек не грубее . Шейки коленчатых валов подвергаются закалке током высокой частоты НRС 52–62. Коленчатые валы должны быть динамически отбалансированы.

Установочной базой служат фаски в отверстиях под храповик и под подшипник ведущего вала коробки передач.

1. Основные положения

В процессе эксплуатации на коленчатый вал действуют силы трения, вибрация, знакопеременные нагрузки, действие агрессивной среды и другие факторы. Это вызывает появление износов ( до 0,1 мм, до 0,08 мм), нарушение качества поверхности шеек коленчатого вала (задиры, риски, коррозия), механические повреждения (трещины, дефекты резьб), отклонения расположения ( до 0,150 мм). Скрытые дефекты определяются при помощи люминесцентных (ЛДА-3, ЛД-2), магнитных (МДВ, 77МД-1, МЭД-2) и ультразвуковых (УЗД-7Н) дефектоскопов.

Возникающие дефекты устраняются обработкой под ремонтный размер (РР), слесарно-механической обработкой, наплавкой под слоем легирующего флюса. Биение устраняется пластическим деформированием (правкой).

2. Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с организацией рабочего места и проверить его комплектность.

2. Усвоить особенности конструкции коленчатого вала, условия работы и характер возможных повреждений, технические требования на дефектацию детали.

3. Ознакомиться с правилами пользования инструментами и пра­вилами техники безопасности.

4. Определить состояние коленчатого вала.

4.1. Произвести наружный осмотр его поверхностей. Установить наличие обломов или трещин любого характера и расположения, наличие рисок и задиров на коренных и шатунных шейках, наличие других видимых дефектов. Осмотр провести в соответствии с дефектовочной ведомостью (таблица 3.1).

Таблица 3.1 - Карта технических требований на дефектацию

				Деталь		Вал коленчатый
				№ детали
				Материал		Чугун высокопрочный
				Твердость
№ де­фекта по эс­кизу	Возможные дефекты		Способ установления дефекта и контрольный инструмент	Размер, мм		Заключение
				по рабочему чертежу	допусти­мый без ремонта
1	2		3	4	5	6
–	Обломы или трещи­ны любого характера и расположения		Визуально, лупа 10-и крат­ная, ЛИ-3-10 ГОСТ 8309-75, дефектоскоп	–	–	Браковать
Окончание таблицы 3.1
1	2		3	4	5	6
1	Риски, задиры или износ передней коренной шейки по длине		Визуально, лупа 10-и кратная, ЛИ-3-10 ГОСТ 8309-75, штангенцир­куль ШЦ-11-250-0,05 ГОСТ 166-80	38-0.05	38	При размере более 38,00 мм – поста­вить упорную шайбу ремонтного размера, а при длине более 38,34 мм – браковать
2	Износ шатунных шеек по диаметру		Микрометр МРИ-75 ГОСТ 4381-80	58-0,013	57,95	При размере ме­нее 57.95 мм – шли­фовать под ре­монт­ный размер
	I ремонтный размер			57,75-0,013	–
	II рем. размер			57,50-0,013
	III рем. размер			57,25-0,013
	IV рем. размер			57,00-0,013
	V рем. размер			56,75-0,013
	VI рем. размер			56,50-0,013
3		Износ коренных шеек	Микрометр МРИ-75 ГОСТ 4381-80	64-0,013	63,95	При размере ме­нее 63,95 мм – шли­фовать под ре­монтный размер
		I ремонтный размер		63,75-0,013	–
		II рем. размер		63,50-0,013
		III рем. размер		63,25-0,013
		IV рем. размер		63,00-0,013
		V рем. размер		62,75-0,013
		VI рем. размер		62,50-0,013
4		Износ отвер­стий во фланце под болты крепления маховика	Нутромер НИ 10-18-1 ГОСТ 868-82	12+0,027	12,03	При размере бо­лее 12,03 мм раз­вертывают до ре­монтного размера 12,25+0,027 мм.
5		Износ отверстия под подшипник первичного вала коробки передач	Нутромер НИ 18-50-1 ГОСТ 868-82	40	40,00	При размере более 40,00 мм поставить втулку
6		Износ шейки под ступицу шкива	Микрометр МР-50 ГОСТ 4381-80	38	37,98	При размере менее 37,98 шейку хромировать или осталивать
7		Износ шеек под шестерню колен­чатого вала или упорную шайбу	Микрометр МР-50 ГОСТ 4381-80	40	39,99	При размере менее 39,99 хромировать или осталивать
8		Погнутость коленчатого вала	Призмы поверочные 3-2-1 ГОСТ 5641-66, индикатор часового типа ИЧ-02	Радиальное биение средних коренных шеек относительно крайних		При биении более 0,10 мм вал править
			ГОСТ 577-68, стой­ка и штатив	0,06	0,10 с учетом износа

Результаты осмотра записать в отчет (таблицу 3.2)

4.2. Замерить микрометром диаметр I-й коренной шейки. Согласно рисунку 3.1 измерения проводить в двух поясах I-I и II-II и в двух взаимно перпендикулярных плоскостях А-А и Б-Б. Сечение А-А брать для коренной шейки в плоскости кривошипа первой шатунной шейки. Результаты измерений записать в таблицу 3.3 отчета.

4.3. Рассчитать величину износа первой коренной шейки:

, (3.1)

где d_н – диаметр коренной шейки по рабочему чертежу, мм;

d_кmin – мини­мальный диаметр этой шейки, полученный в результате измерений, мм.

Записать результат в таблицу 3.4 отчета.

Таблица 3.2 – Карта осмотра коленчатого вала

Конструктив­ные элементы детали	Требования ра­бочего чертежа	Действи­тель­ное со­стоя­ние эле­мен­та детали	Способ установ­ления дефекта	Заклю­чение
1. Обломы или тре­щины любого харак­тера и расположения	Трещины не допускаются
2. Риски, задиры, при­жоги любого харак­тера и расположения	Не допус­каются
3. Другие дефекты

4.4. Рассчитать овальность коренной шейки:

. (3.2)

Расчет произвести для двух поясов и наибольшие значения овальности записать в таблицу 3.4 отчета.

Рисунок 3.1 - Схема измерений шеек коленчатого вала

4.5. Рассчитать конусность коренной шейки:

, (3.3)

Расчет произвести для двух плоскостей и наибольшее значение конусности записать в таблицу 3.4 отчета.

4.6. Замерить микрометром диаметр I-й коренной шейки, согласно рисунку 3.1. Плоскость А-А берется параллельной плоскости кривошипа, плоскость Б-Б – перпендикулярно к ней.

4.7. Рассчитать величину износа U_ш I-й шатунной шейки ана­логично п. 4.3 .

4.8. Рассчитать величину овальности шатунной шейки _шов ана­логично п. 4.4.

4.9. Рассчитать величину конусности шатунной шейки _шкон аналогично п. 4.5. Величины U_ш, _шов, _шкон записать в таблицу 3.2. отчета.

4.10. Замерить длину I-й коренной шейки l_к при помощи микро­метрического глубиномера. Результат записать в таблицу 3.4 отчета.

4.11. Замерить длину I-й шатунной шейки l_ш результат записать в таблицу 3.4 отчета.

4.12. Измерить биение торца фланца А при помощи индикатора часового типа. Результат записать в таблицу 3.4 отчета.

4.13. Измерить радиальное биение L и прогиб L/2. Для этого уста­новить наконечник измерительного стержня индикатора в середину сред­ней коренной шейки коленчатого вала. Медленно проворачивая коленча­тый вал, определить наименьшее отклонение большой стрелки индикато­ра. Принять это за нулевую точку отсчета, подведя под него нуль шкалы. При дальнейшем вращении коленчатого вала зафиксировать максималь­ное отклонение большой стрелки индикатора, которое будет соответство­вать биению L. Прогиб коленчатого вала равен половине его биения. Значения биения и прогиба коленчатого вала записать в таблицу 3.4 отчета.

4.14. Определить величину радиуса кривошипа R, для чего установишь первую шатунную шейку в верхнее положение, и замерить штангенрейсмусом ее высоту над отчетной плоскостью. Затем повернуть коленчатый вал на 180⁰ и снова замерить это значение (рисунок 3.2). Величина радиуса кривошипа подсчитывается по формуле:

, (3.4)

где R – радиус кривошипа, мм;

а_{1 –} высота шейки в верхнем положении, мм;

а_{2 –} высота шейки в нижнем положении, мм.

Рисунок 3.2 - Схема измерения радиуса кривошипа коленчатого вала

4.15. Измерить при помощи твердомера ТК-14-250 твердость I-й коренной шейки. Измерения повторить 3 раза. Результаты записать в таблицу 3.4 отчета.

5. Привести в порядок рабочее место и сдать его лаборанту.

6. Оформить отчет о работе.