Способ восстановления коленчатого вала Советский патент 1992 года по МПК B23K9/04 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при ремонте коленчатых валов машин и механизмов.

Работоспособность коленчатого рала поело износа шеек исчерпав все ремонтные размеры, нарушается и для последующего его восстановления указанные шейки вала подлежат наплавке металлом Наплавка металла на шейки кривошипов коленчатого вала связана с воздействием высоких температур, возникновением термических напряжений и влечет за собой деформацию и сближение щек, примыкающих к шейкам, что Б свою очередь вызывает уменьшение длины коленчатого вала (укорочение) и изменение радиуса кривошипа.

Часто укорочение коленчатого вала достигает такой величины, что вал невозможно уложить в блок цилиндров автомобильного двигателя

Известен способ восстановления коленчатого вала, заключающийся в том, что наплавляют металл на изношенные шатунные шейки с одновременным растягиванием коленчатого вала, затем шейки шлифуют.

Этот способ не позволяет полностью ликвидировать укорочение коленчатого вала, при этом растяжение вала происходит за счет деформирования (искажения) в наиболее слабых участках щек (перемычек между шейками) с появлением в них опасных напряжений растения, которые приводят к значительному снижению прочности.

Цель изобретения - повышение качества восстановления с обеспечением номинальной длины коленчатого вала после наплавки.

Поставленная цель достигается тем, что перед наплавкой металла на изношенные шатунные шейки кривошипов замеряют фактическую длину коленчатого вала и в зависимости от нее удлиняют его на величину

L Д1ф+ Д|н.

сл

с

N ел

ь

W

о

где - разность между номинальной (а ) и фактической перед наплавкой (ф) длинами коленчатого вала, мм;

Д IH - разность между фактическими перед наплавкой 0ф) и после наплавки (н) длинами коленчатого вала, мм, для чего поочередно каждую из подвергаемых наплавке шатунных шеек устанавливают на опоры, которые располагают со стороны оси коленчатого вала, с противоположной стороны шейки прикладывают усилия, подбираемые в зависимости от указанных разностей длины коленчатого вала,и изгибают ше йки в плоскостях их кривошипов выпуклостью в сторону оси коленчато.го вала, при этом каж- дый из кривошипов с подвергаемой наплавке шейкой удлиняют за счет свободного расхождения щек в разные стороны на величину L/n, где п - количество шатунных шеек, подвергаемых изгибу.

Величина удлинения определяется экспериментально путем измерения длины у партии коленчатых валов номинальной длины после наплавки. Она зависит от модели коленчатого вала и вида наплавки.

Подбираемые усилия для воздействия на шейку могут находиться в пределах 2 - 300 т на мм длины коленчатого вала в зависимости от его конструкции.

При наплавке металла шейки коленча- того вала остаются изогнутыми, а щеки под влиянием сложного перераспределения термических напряжений при нагреве и охлаждении вала деформируются, сближаясь между собой, чем обеспечивается номи- налкная длина коленчатого вала. Причем предварительный изгиб шейки кривошипа перёд наплавкой металла позволяет исключить принудительное деформирование щек, прилегающих к этим шейкам и являющихся наиболее слабым опасным местом коленчатого вала, и заменить их свободным расхождением щек в разные стороны, когда они, поворачиваясь вместе с изгибаемыми шейками, удлиняют коленчатый вал. При на- плавке металла на шейки и остывании вала эти щеки под влиянием сложного перераспределения термических напряжений деформируются и сходятся, обеспечивая номинальную длинуколенчатого вала.

Поскольку наиболее слабые участки коленчатого вала (щеки) в процессе применяемого способа восстановления не подвергаются силовым воздействиям и деформированию, то первоначальная прочно- сть коленчатого вала не снижается.

На фиг.1 показана секция коленчатого вала с изношенной шатунной шейкой до наплавки ее металлом; на фиг.2 - секция

коленчатого вала, у которого изгибают предложенным способом шатунную шейку; на фиг.З - то же, после наплавки металла на изношенную предварительно изогнутую шейку и термической деформации щек; на фиг.4-то же, после шлифования направленной металлом шейки с восстановленной номинальной длиной кривошипа; на фиг.5 - четырехсекционный коленчатый вал автомобильного двигателя номинальной длины (а), изменение его длины после наплавки шатунных шеек (б), вал, поступивший в ремонт, с длиной менее номинальной величины (в) и тот коленчатый вал, удлиненный предложенным способом до (г) и после (д) наплавки.

Коленчатый вал, имевший первоначальные параметры кривошипов: длину 0, радиус кривошипа г0 и диаметр шеек do, утративший работоспособность вследствие износа шеек, выходящего за пределы ремонтных размеров, и получивший диаметр шеек сН, восстанавливают следующим образом.

Перед наплавкой металла на изношенные прямые шатунные шейки 1 замеряют фактическую длину (ф) коленчатого вала (фиг.1 и 5 в) и сравнивают ее с номинальной длиной (1а).В зависимости от фактической длины вала удлиняют его на величину L Д|ф + Д1Н, где - разность между номинальной (а) и фактической (ф) длинами коленчатого вала перед наплавкой; Д н - разность между фактическими перед наплавкой (ф) и после наплавки (1ц) длинами коленчатого вала, Для удлинения вала поочередно каждую из подвергаемых наплавке шатунных шеек 1 устанавливают краями на опоры 2, таким образом чтобы опоры 2 располагались со стороны оси вала (фиг.2 и 5г). С противоположной стороны каждой шейки прикладывают подбираемые в зависимости от указанных разностей длин коленчатого вала (Д1ф и Д1Н) усилия Р и изгибают шейки в плоскостях их кривошипов выпуклостью в сторону оси коленчатого вала. Каждый из кривошипов с подвергаемой наплавке шейкой 1 удлиняют за счет свободного расхождения его щек в разные стороны на величину L/n, где п - количество шатунных шеек 1, подвергаемых изгибу. Таким образом, длину коленчатого вала увеличивают до значения L, т.е. до величины, обеспечивающей при наплавке и остывании шеек восстановление длины коленчатого вала с учетом его укорочения от деформации щек.

Если наплавке подлежат одна или несколько шеек (не все), то только они влияют на изменение общей длины коленчатого вала, так как только в результате их наплавки будут деформироваться примыкаемые к ним щеки. Следовательно, только эти шатунные шейки должны подвергаться изгибу с целью восстановления номинальной дли- ны коленчатого вала,

Затем производят наплавку металла на предварительно изогнутые изношенные шейки коленчатого вала, при которой щеки, сопряженные с ними, под влиянием слож- ного перераспределения термических напряжений деформируются и сходятся, обеспечивая номинальную длину коленчатого вала (фиг.З и 5 д).

Далее шлифуют заплавленные пред- варительно изогнутые шейки 1 до диаметра do, выдерживая при этом радиус го кривошипов, равным по первоначальному значению (фиг.4). Наличие припуска на шлифование позволяет восстановить номиналь- ное значение диаметра шеек.

После проведения в описанной последовательности действий работоспособность коленчатого вала восстанавливается.

Предложенный способ восстановления коленчатого вала высокоэффективен, так как обеспечивается полная восстанавливаемость номинальной длины коленчатого вала при наплавке изношенных шеек, Этот способ прост, не требует больших затрат и специального дорЪгостоящего оборудования, технологичен, поскольку позволяет производить удлинение коленчатого вала в холодном состоянии с возможностью непосредственного контроля за результатами процесса, при этом исключается силовое воздействие на наиболее опасные слабые элементы коленчатого вала - щеки, что способствует сохранению его прочности и позволяет использовать этот способ для восстановления коленчатых валов из хрупких материалов - чугунов.

Предложенный способ позволяет иметь большой экономический эффект при восстановлении кбленчатых валов наплавкой металла на шейки, сохраняя около 30% коленчатых валов, которые выбраковываются как окончательный брак в результате чрезмерного укорочения, Способ позволяет сохранить ремонтный фонд, экономить запасные части и металл на изготовление этих запасных частей.

Формула изобретения

Способ восстановления коленчатого вала, при котором на изношенные шейки кривошипов наплавляют металл и после охлаждения наплавленные шейки шлифуют, отличающийся тем, что, с целью повышения качества восстановления путем обеспечения номинальной длины коленчатого вала после наплавки, перед наплавкой замеряют фактическую длину коленчатого вала и удлиняют его на величину

L Д1ф+ Д1н,

где А 1ф - разность между номинальной и фактической перед наплавкой длинами коленчатого вала, мм;

А 1ц - разность между фактическими длинами коленчатого вала перед и после наплавки, мм, для чего поочередно каждую из шатунных шеек восстанавливаемого кривошипа устанавливают на опоры, которые располагают со стороны оси коленчатого вала, с противоположной стороны шейки прикладывают усилие и изгибают шейки выпуклостью в сторону оси коленчатого вала, при этом каждый из кривошипов с подвергаемой наплавке шейкой удлиняют на величину L/n, где п - количество шатунных шеек, подвергаемых наплавке.

fS

Использование: восстановление и ремонт коленчатых валов двигателей Сущность изобретения1 перед наплавкой замеряют фактическую длину коленчатого вала и удлиняют его на величину Д1ф + + А 1ц, где 1ф - фактическая длина коленчатого вала перед наплавкой, н - фактическая длина коленчатого вала после наплавки; Д1ф - разность между номинальной и фактической перед наплавкой длинами коленчатого вала, А 1Н - разность между фактическими длинами коленчатого вала перед и после наплавки. Изношенные шейки кривошипов затем наплавляют и после охлаждения шлифуют. 5 ил.

/

Фс/fid

Ч

Фг//:2

Q

э

Фиг. 5