Способ восстановления шеек валов Петросова Советский патент 1992 года по МПК B23P6/00 

Изобретение относится к ремонтной технологии и предназначено для восстановления изношенных шеек валов, в частности шеек коленчатых валов поршневых двигателей автомобилей, судов, самолетов, а также поршневых компрессоров.

Применяемые в современной ремонтной технологии способы восстановления шеек валов наплавкой или .иетиллизацией приводят к снижению точности и надежности валов.

Известны способы восстановления шеек валов, включающие механическую обработку шеек, присоединение к ним металлических разрезных оболе чек посредством нанесения на контактные поверхности валов и оболочек связующего состава в виде клея или припоя и прижима оболочек к шейкам вала до затвердевания связующего состава.

Целью изобретения является повышение технологичности и производительности процесса восстановления, а также повышение надежности восстанавливаемых деталей.

На фиг.1 изображено соединение вала с разрезной оболочкой; на фиг.2 - элемент 1 этого соединения, где приведены эпюры напряжений (+ о- напряжения растяжения, -о - напряжения сжатия) по толщине разрезной оболочки

На шейки вала 1 (фиг.1), после их механической обработки, включающей, например, токарную обработку или шлифование, устанавливают разрезные оболочки 2, в виде разрезных втулок, имеющих зазор в стыке S менее диаметра шейки d и достаточный для упругого одевания ее на шейку вала 1 (d S O.OSd). Перед этим контактирующие поверхности каждой шейки детали 1 и оболочки 2 очищают и

VJ

О

Ј ю

N0

покрывают связующим составом 3, например, припоем или клеем. Прижим оболочек к шейкам осуществляют поверхностным пластическим деформированием (ППД) наружной поверхности оболочки до сознания в ней остаточных напряжений сжатия 4 (фиг.2), действующих при отвердевании связующего состава 3.

Остаточные напряжения сжатия 4 в поверхностном слое оболочек 2 обеспечиваются за счет создания сжимающих остаточных напряжений 5 от ППД, превышающих по величине растягивающие напряжения 6 от чистого изгиба, которые возникают при обжиме оболочки 2 на шейке вала перед их ППД.

В качестве ППД оболочек одновременно на всех шейках, например, у коленчатого вала, применяют дробеструйную обработку, что обеспечивает повышение производительности.

Для повышения надежности восстанавливаемых деталей, например, коленчатых валов, на оболочках выполняют по одному выступу с отверстием в средней части 7 (фиг.1) по размерам выемок 8 или отверстий в масляных каналах шеек 1.

Пример. Проводилось восстановление коренных шеек коленчатых валов, которые шлифовались на один размер.

Для восстановления этих шеек брались разрезные оболочки, выполненные в виде разрезных втулок с зазором в стыке S к, 0,5d, гладкие и имеющие один выступ в средней части.

Все шейки валов и оболочки перед соединением подвергались тщательному обезжириванию.

Восстановление первой группы шеек валов осуществлялось по способу, изложенному в прототипе с применением пайки и содержащему операции, приведенные в таблице.

Вторая группа шеек восстанавливалась по данному способу следующим образом: после нанесения припоя 3 на шейки валов 1 и внутренние поверхности оболочек 2, последние устанавливались на шейки, обжимались каждая двумя скобами, имеющими суммарную ширину меньше половины ширины шейки и подвергались дробеструйной обработке в пневмодинамической камере на режиме; шарики диаметром - 2 мм, давление воздуха 0,4 МПа. После перезакрепления скоб оболочки подвергались дробеструйной обработке в еще необработанной части, при допущении повторной дробеструйной обработки части ее поверхности.

В результате в разрезных оболочках б ы- ли созданы остаточные напряжения сжатия по типу эпюры 4 на фиг.2, которые после удаления скоб и нагрева соединения шейка-оболочка до расплавления припоя с выдержкой такого состояния в пределах 2, за счет постоянного стремления стянуть каждую оболочку вокруг своей шейки вала, обеспечили выдавливание из стыков лишне0 го припоя и сплошность связующего состава в их стыке.

Третья группа шеек восстанавливалась по данному способу с применением разрезных оболочек, выполненных с одним высту5 пом 7 в средней части, и связующего состава в виде клея. Для этого, после нанесения клея на контактные поверхности, выступы 7 оболочки 2 совмещались с отверстиями 8 масляных каналов шеек ва0 лов 1, после чего оболочки стягивались скобами и подвергались дробеструйной обработке как в предыдущем случае. Полимеризация клея производилась после снятия с шеек валов всех стяжных скоб при

5 комнатной температуре, но она может производиться и при повышенной.

Для всех групп деталей устанавливались относительные показатели по трудоемкости, прочности соединения разрезной

0 оболочки (РО) и шейки вала на сдвиг и по долговечности восстановленных валов, принимая за 100% показатели, относящиеся к прототипу.

Данные сведены в таблицу.

5 Использование предлагаемого способа восстановления шеек валов обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества:

повышение технологичности процесса

0 за счет исключения необходимости прижима РО (как одного так и всех на одном коленвалу) к шейке вала в процессе пайки или склеивания их;

повышение производительности (сни5 жение трудоемкости на 20...40%) за счет одновременной дробеструйной обработки всех РО на одном коленвалу и обеспечения возможности одновременного соединения всех РО на одном коленвалу при общем и

0 едином нагреве коленвала и применения автоматизации процесса;

повышение прочностных свойств и надежности восстановленных деталей (прочности РО на сдвиг относительно шейки вала

5 - в 2...2,5 раза и долговечности вала - Б 2.5....3 раза) за счет, во-первых, введени вместо эпюры б напряжений (фиг.2), стремя щихся оторвать РО от шейки, в том числе v после припайки или склеивания РО с колен валом, остаточных напряжений сжатия 4

направленных на постоянное сжатие РО вокруг шейки, во-вторых, выполнения одного выступа в средней части РО и совмеще- ния его с отверстием в шейке вала, исключающего сдвиг РО относительно шейки вала при вероятности разрушения связующего состава.

Формула изобретения 1. Способ восстановления шеек валов, включающий механическую обработку шеек, присоединение к ним металлических разрезных оболочек посредством нанесения на контактные поверхности связующего состава и прижима оболочек к шейкам до затвердевания связующего состава, отличающийся тем, что, с целью повышения технологичности процесса, прижим оболо0

5

чек к шейкам осуществляют поверхностным пластическим деформированием (ППД) наружной поверхности оболочки до создания остаточных напряжений сжатия при отвердевании связующего состава.

2.Способ по п.1,отличающийся тем, что, с целью повышения производительности процесса в качестве поверхностного пластического деформирования используют дробеструйную обработку.

3.Способ по пп.1 и2,отличающий- с я тем, что, с целью повышения надежности восстановленной детали, на оболочке выполняют один выступ в средней части, а поверхностное пластическое деформирование осуществляют после введения выступа в масляный канал шейки вала.

Использование: для восстановления изношенных шеек валов, в частности, коленчатых валов с применением разрезных оболочек. Сущность изобретения: на шейки вала устанавливают разрезные оболочки, после покрытия контактирующих поверхностей связующим составом(припоем или клеем). Очки обжимают на части своей длины скобами и подвергают поверхностному пластическому деформированию (ППД) в виде дробеструйной обработки до сознания остаточных напряжений сжатия, обеспечивающих прижим оболочек к шейкам валов без внешнего воздействия в процессе затвердевания связующего состава. Оболочки с выступом в средней части устанавливают таким образом, чтобы выступы совместились с масляными каналами шеек валов, после чего производят ППД оболочек. 2 з.п ф-лы, 2 ил.,1 табл.

Известный способ (с применением пайки)

Механическая обработка изношенной шейки, шлифование до диаметра d

Изготовление РО из разрезной втулки

Покрытие поверхности шейки вала и внутренней поверхности РО связующим составом

Сборка РО на шейке вала с прижимом

Дробеструйная обработка наружной поверхности РО

Нагрев РО и шейки вала

++

(припоем) (припоем)

+

(клеем)

+++

(прижим по (прижим на части длины) всей длине)

++

(дробеструйная обработка всей поверхности РО с перестановкой прижима)

+++ (для рас-(для расплав- (для термофикса- плавленияления припоя) ции клея) припоя)

Наличие внешнего прижима при соединении РО с шейко вала, во время нагрева и при охлаждении соединения

Трудоемкость, % Прочность РО на сдвиг, Долговечность вала, %

Предлагаемый способ

с применением клея и РО с выступом

+

(клеем)

(без прижима внешними силами. Стягивание РО за счет внутренних остаточных напряжений)

8060

200 250

250 300

/

J

pt/e.i