Андрей Смирнов
Время чтения: ~12 мин.
Просмотров: 0

Коленвал

Материал и технология изготовления заготовок коленчатых валов

Материал и технология изготовления зачастую тесно увязаны между собой. В данном случае, стальные валы (с целью достижения наивысшей прочности и вязкости) получают ковкой, чугунные (материал ковке не поддаётся) — литьём.

Стальные коленчатые валы

Коленчатые валы изготовляют из углеродистых, хромомарганцевых, хромоникельмолибденовых и других сталей, а также из специальных высокопрочных чугунов. Наибольшее применение находят стали марок 45, 45Х, 45Г2, 50Г, а для тяжело нагруженных коленчатых валов дизелей — 40ХНМА, 18ХНВА и др. Преимуществом стальных валов является наивысшая прочность, возможность получения высокой твёрдости шеек азотированием, чугунные валы — дешевле[источник не указан 199 дней].

Выбор стали определяется поверхностной твёрдостью шеек, которую нужно получить. Твёрдость около 60 HRC (необходимая для применения роликовых подшипников) может быть получена, как правило, только химико-термической обработкой (цементация, азотирование, цианирование). Для этих целей годятся, как правило, малоуглеродистые хромоникелевые или хромоникельмолибденовые стали (12ХН3А, 18ХНВА, 20ХНМА, причём для валов средних и крупных размеров требуется большее легирование дорогостоящим молибденом. Однако в последнее время для этого стали употреблять дешёвые стали регламентированной прокаливаемости, позволяющие получить высокую твёрдость при сохранении вязкости сердцевины. Меньшая твёрдость, достаточная для надёжной работы подшипников скольжения, может быть получена закалкой ТВЧ как среднеуглеродистых сталей, так и серого или высокпрочного чугуна (45..55 HRC)[источник не указан 199 дней].

Заготовки стальных коленчатых валов средних размеров в крупносерийном и массовом производстве изготовляют ковкой в закрытых штампах на молотах или прессах, при этом процесс получения заготовки проходит несколько операций. После предварительной и окончательной ковки коленчатого вала в штампах производят обрезку облоя на обрезном прессе и горячую правку в штампе под молотом[источник не указан 199 дней].

В связи с высокими требованиями механической прочности вала большое значение имеет расположение волокон материала при получении заготовки во избежание их перерезания при последующей механической обработке. Для этого применяют штампы со специальными гибочными ручьями. После штамповки перед механической обработкой, заготовки валов подвергают термической обработке — нормализация — и затем очистке от окалины травлением или обработкой на дробеметной машине[источник не указан 199 дней].

Крупноразмерные коленчатые валы, такие как судовые, а также коленвалы двигателей с туннельным картером являются разборными, и соединяются на болтах. Коленвалы могут устанавливаться не только на подшипниках скольжения, но и на роликовых (шатунные и коренные), шариковых (коренные в маломощных моторах). В этих случаях и к точности изготовления, и к твёрдости предъявляются более высокие требования. Такие валы поэтому всегда изготовляют стальными[источник не указан 199 дней].

Чугунные коленчатые валы

Литые коленчатые валы изготовляют обычно из высокопрочного чугуна, модифицированного магнием. Полученные методом прецизионного литья (в оболочковых формах) валы по сравнению со «штампованными» имеют ряд преимуществ, в том числе высокий коэффициент использования металла и хорошее демпфирование крутильных колебаний, позволяющее часто отказаться от внешнего демпфера на переднем носке вала. В литых заготовках можно получить и ряд внутренних полостей при отливке.

Припуск на обработку шеек чугунных валов составляет не более 2,5 мм на сторону при отклонениях по 5-7-му классам точности. Меньшее колебание припуска и меньшая начальная неуравновешенность благоприятно сказываются на эксплуатации инструмента и «оборудования», особенно в автоматизированном производстве[источник не указан 199 дней].

Правку валов производят после нормализации в горячем состоянии в штампе на прессе после выемки заготовки из печи без дополнительного подогрева.

Масляные отверстия в коленвалах соединяют обычно соседние коренную и шатунную шейку, и выполняются сверлением. Отверстия в щёках при этом зачеканиваются либо закрываются пробками на резьбе.

Ключевой момент

Как стало понятно, вкладыши постоянно подвергаются трению и нагреву. Безусловно, антифрикционные свойства и большое количество обволакивающей детали смазки приводит к серьезному снижению трения и износа металла. Но, тем не менее, постепенно металл шеек стирается и требует замены вкладышей на новые, полностью соответствующие старым по размерам и маркировке.

Как определить неисправность? На самом деле, первым и самым очевидным признаком износа вкладышей является характерный стук двигателя при любых оборотах. Причем при повышении последних стук учащается и становится более явным.

Как же производится замена старых вкладышей на новые? Оказывается, этот процесс не так прост, как это может показаться на первый взгляд. Так, каждый новый вкладыш имеет собственную маркировку, которая позволяет судить о его диаметре: это необходимо для того, чтобы выяснить, насколько та или иная деталь подходит конкретной модели авто.

Когда деталь приобретена, необходимо приступать к работе. После снятия коленчатого вала, он подвергается тщательной очистке от следов металла и масла и, затем, шлифовке. Зачем это нужно? Дело в том, что из-за постоянного трения, шейки коленвала подвергаются износу. С течением времени на них появляются небольшие канавки, которые делают поверхность трения шершавой. Это приводит к еще большему износу подвижных частей двигателя и усилению посторонних шумов.

Именно на этом этапе необходимо быть наиболее внимательным. Дело в том, что, в зависимости от модели, коленчатый вал допускает определенное количество шлифовок.

Каждый коренной и шатунный вкладыш имеет собственную маркировку. Ориентируясь на нее, можно сделать вывод, какая по счету расточка подойдет для того или иного вкладыша и деталь с какими параметрами необходимо использовать для ремонта.

С учетом индивидуальных особенностей: как мы ремонтируем коленвал

Коленвал – это сложная деталь, которая включает в себя большое количество рабочих поверхностей изнашивающихся в процессе эксплуатации двигателя, а именно: поверхности шеек, галтелей, резьбовых отверстий, фланцев и пр

Потому, осуществляя ремонт коленчатого вала или другой технологически сложной детали, важно учитывать ее индивидуальные особенности и применять оптимальные методы восстановления рабочих поверхностей

Вот основные особенности, на которые следует обратить внимание, планируя ремонт коленвала в Новосибирске:

  • К ремонту изделия всегда нужно подходить комплексно. Для начала коленвал необходимо тщательно отдефектовать — оценить состояние и степень износа рабочих поверхностей, после чего выбрать технологический процесс восстановления детали.
  • Подход к ремонту зависит от степени износа детали. К примеру, зачастую вкладыши и шейки коленвала истираются настолько, что для их последующего восстановления требуется наплавка или напыление коленвала с последующей шлифовкой.Но напыление шеек коленвала процедура довольно дорогая и не везде её могут сделать правильно,проблема в пористой структуре напыляемого материала,и не правильно напылённая шейка будет очень быстро изнашивать вкладыш, но этому есть альтернатива,шлифовка под ближайший возможный размер с последующим изготовлением нового вкладыша. Если же имели место механические нагрузки и вал имеет прогиб, то перед шлифовкой требуется рихтовка коленвала.
  • Так-же часто обращаются  с просьбой востановить шпоночную канавку. 
  • Так как поверхность должна быть идеально гладкой, требуется применение высокоточного шлифовального оборудования. У нас есть необходимые станки и опытные мастера, чтобы обеспечить эффективное решение данной задачи. В частности, у нас выполняется ремонт шеек коленчатого вала методом шлифовки, если степень их износа позволяет провести шлифовку в ремонтный размер без необходимости восстановления диаметра.
  1. Полное исключение подтеканий, идеальная герметичность, а значит – улучшенная устойчивость к износу.
  2. Повышение устойчивости работы двигателя, в том числе на холостом ходу. Именно разбалансированный коленвал часто становится, среди прочего, причиной вибраций на различных режимах работы двигателя.

Шатунная шейка — коленчатый вал

Шатунные шейки коленчатого вала этого дизеля закалены токами высокой частоты. Вкладыши нижней головки шатуна стальные, залиты свинцовистой бронзой.

Шатунная шейка коленчатого вала подвергается закалке с последующим отпуском.

Шатунные шейки коленчатого вала подвергаются закалке с последующим отпуском.

Коленчатый вал автотракторного двигателя.

Шатунные шейки коленчатых валов обычно имеют устройства для центробежной очистки масла от механических примесей ( грязеуловители), которые значительно улучшают очистку масла, поступающего к шатунным подшипникам.

Горизонтальный оппозитный четырехрядный многоступенчатый компрессор.

Шатунные шейки коленчатых валов расположены попарно с разворотом на 180 с одной общей щекой. В первых трех ступенях цилиндры 2 и их крышки чугунные литые с рубашками для водяного охлаждения. В следующих ступенях устанавливаются стальные кованые цилиндры с разъемными кожухами для охлаждения. В зависимости от числа цилиндров в ряду и их размеров предусматривается для них одна или две качающиеся опоры. Клапаны в основном кольцевые и дисковые. Для первых двух ступеней скользящие поршни двойного действия, для последующих ступеней — дифференциальные. Уплотнение штоков осуществляется сальниками обычных конструкций. Система смазки механизма движения циркуляционная. К цилиндрам и сальниками масло подается лубрикатором.

Шатунные шейки коленчатого вала посредством тяг соединяются со сбегающими концами тормозных лент. Обойма тяги надевается на вал и устанавливается на полувтулках из антифрикционных материалов.

Шатунные шейки коленчатого вала, эксцентрик плунжера масляного насоса ( в компрессоре 1КТ) с овальностью и конусностью более допустимой шлифуют. Разрешается оставлять после шлифовки на шатунной шейке вмятины в количестве не более двух общей площадью до 20 мм2 и глубиной до 0 2 мм. Изношенные поверхности вала в местах посадки колец шарикоподшипников и сальника разрешается восстанавливать цинкованием или вибродуговой наплавкой под слоем флюса. Коническую поверхность вала проверяют калибром по краске. Шарикоподшипники заменяют при наличии выкрашивания металла на поверхности шариков, трещин в кольцах, излома сепаратора или износа беговых дорожек. Новые шарикоподшипники надевают на шейки вала с предварительным подогревом в масле до 100 — 120 С.

Шатунные шейки коленчатого вала имеют внутренние полости 6 закрытые заглушками, где масло подвергается дополнительной центробежной очистке.

Шатунные шейки коленчатого вала сделаны пустотелыми, а их внутренняя поверхность используется для дополнительной ( центробежной) очистки масла. Для подвода масла от коренных шеек к шатунным просверлены каналы.

Шатунные шейки коленчатого вала компрессора могут иметь номинальный или ремонтные размеры.

Шатунные шейки коленчатого вала ЗИС-120 полые ( высверлены), что обеспечивает снижение веса противовесов и всего вала в целом.

Шатунные шейки большого коленчатого вала обычно обрабатываются на крупных специальных станках, а шатунные щейки вала компрессора при том же выпуске обрабатываются на обычных одно — и многорезцовых токарных и круглошлифовальных станках, но в приспособлениях со смещением оси вращения на величину эксцентрицитета.

Шатунные шейки коленчатых валов больших компрессоров обрабатываются на специализированных станках, предназначенных для этой цели. Обрабатываемый коленчатый вал не вращается, а закрепляется неподвижно в специальных центросместительных стойках ( фиг. Стойки состоят из чугунных корпусов /, крышек 2 и вкладышей 3, в которые устанавливаются коренные шейки вала. Стойки крепятся к столу станка болтами.

Причины демонтажа коленвала

Демонтаж коленчатого вала на ВАЗ-2114 может потребоваться в следующих случаях:

  • Причиной находящейся на первом месте чаще всего является замена ремня ГРМ и иных работ , которые так или иначе связаны с газораспределительным механизмом. Работы следует выполнять согласно регламенту, либо при выходе из строя механизма.
  • Ещё одной причиной демонтажа являются выход из строя сальников коленвала. Меняются они тогда, когда возникают подтёки масла в местах их установки.

Крепление шкива

На всех без исключения автомобилях ВАЗ-2114 шкив коленчатого вала фиксируется при помощи массивного болта, при снятии которого могут возникнуть проблемы.

Хорошо для фиксации подходит накидной изогнутый ключ.

  • В первую очередь это связано с его расположением, так как правильно и надёжно закрепить ключ, либо торцевую головку трудно.
  • Во-вторых, даже если ключ вам удалось расположить правильно, для его демонтажа придётся приложить максимум усилий. Это связано с тем, что на заводе его закручивают максимально сильно, чтобы избежать фактов самостоятельной раскрутки. Также не с лучшей стороны для его выкручивания может стать правая резьба, которая за время эксплуатации только завинчивала шкив сильнее и прикипание детали.

Инструмент для выполнения работ

Для того, чтобы выполнить работы было легче, необходимо подготовить следующий инструмент:

  • Домкрат.
  • Противооткатные упоры.
  • Монтировку и отвертки с плоским жалом.
  • Набор ключей.
  • Торцевые головки и удлинитель.

Подобные работы лучше всего проводить на подъёмнике, либо смотровой яме.

Шатунный подшипник

Шатунные подшипники предназначены для уменьшения трения и износа в подвижном сопряжении шатун — шейка коленчатого вала. В тракторных шатунах применяются главным образом подшипники скольжения.

Шатунные подшипники имеют тонкостенные стальные вкладыши, залитые антифрикционным сплавом. У карбюраторных двигателей на стальную ленту наносят мед-ноникелевый подслой, поверх которого заливают тонкий слой баббита. В теле шатуна по всей его длине проходит масляный канал, по которому масло под давлением подается из нижней головки шатуна в верхнюю. В нижней части зтого канала запрессована втулка, дозирующая поступление масла в верхнюю головку шатуна.

Шатунные подшипники, как правило, являются подшипниками скольжения. Игольчатые подшипники и подшипники качения применяются лишь для наиболее мелких двигателей. У большинства дизелей ( кроме крупных малооборотных) стержень шатуна и поршневая головка изготовляются за одно целое.

Шатун однорядного тронко-вого двигателя в сборе.

Шатунные подшипники смазывают маслом, которое подается под давлением из отверстия в шатунной шейке коленчатого вала.

Шатунные подшипники растачивают на токарном станке или на специальных приспособлениях ( фиг.

Шатунный подшипник смазывается и охлаждается маслом, поступающим из коренных подшипников через каналы, коленчатого вала. По отверстиям в нижнем вкладыше и по каналу а в крышке 1 масло перетекает в канал нижней головки шатуна и по втулке 3, уплотненной кольцом 4, в канал стержня главного шатуна. Из втулок 7 и 8 через отверстия в верхних головках шатунов масло поступает на охлаждение поршней.

Шатунный подшипник смазывается и охлаждается маслом, поступающим из коренных подшипников через масляные каналы, имеющиеся в коленчатом вале. Часть масла расходуется на охлаждение головки поршня.

Шатунные подшипники делают с толстостенными или тонкостенными вкладышами с баббитовой или свинцово-бронзовой заливкой. От провертывания и осевого смещения вкладыши подшипника фиксируются штифтами или выступами и пазами в крышке. Для того чтобы внутренняя поверхность вкладыша сохраняла правильную цилиндрическую форму, необходимую для нормальной работы подшипника, нижняя головка шатуна должна обладать достаточной жесткостью. Поэтому нижние головки обычно делают массивными, с ребрами жесткости и с плавными переходами к стержню.

Шатунные подшипники имеют тонкостенные стальные вкладыши, залитые антифрикционным сплавом. Для карбюраторных двигателей используют баббит, а для дизельных — свинцовистую бронзу, которую наносят тонким слоем поверх свинцово-оловяни-стого сплава. Для смазки поршневого пальца сделано отверстие в верхней головке шатуна, через которое масло проходит из внутренней полости поршня. В теле шатуна по всей его длине проходит канал, по которому масло под давлением подается из нижней головки шатуна в верхнюю. У двигателя ЯМЗ-236 в нижней части этого канала запрессована втулка, дозирующая поступление масла в верхнюю головку шатуна.

Шатунные подшипники должны обеспечивать вращение шатуна относительно коленчатого вала с минимальным трением и износом. Они работают в более тяжелых условиях, чем коренные. Это объясняется прежде всего их неравномерной нагруженностью. На верхнюю половину шатунного подшипника действует непродолжительная, но значительная нагрузка от газовых сил, а на нижнюю — более длительно нагрузка от силы инерции поступательно движущихся и вращающихся масс. Кроме того, подвод смазки к шатунным подшипникам затруднительнее, чем к коренным.

Ступенчатость и износ коренных подшипников коленчатого вала.

Все шатунные подшипники разбирают для осмотра.

Шабруют шатунные подшипники по шейкам коленчатого вала, для чего их смазывают тонким слоем краски ( синьки или ламповой сажи, разведенных на масле), и затягивают шатунный гюдшипник с регулировочными прокладками.

Ремонтируют шатунный подшипник и втулку верхней головки шатуна.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Степан Волков
Наш эксперт
Написано статей
141
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации