Способ упрочнения галтелей коленчатых валов поверхностным пластическим деформированием Советский патент 1992 года по МПК B24B39/00 

Изобретение относится к машиностроению, преимущественно к двигателестрое- нию, в частности к коленчатым валам двигателей внутреннего сгорания, которые испытывают большие нагрузки.

Известен способ упрочнения галтелей валов, в котором с целью повышения усталостной прочности вала и обеспечения правильной геометрической формы, производят поверхностное пластическое деформирование постоянным усилием на участке вогнутости вала (авт. св. СССР № 494413).

Однако этот способ не приемлем в та- ком виде для упрочнения галтелей коленчатых валов. Например, пятиопорный восьмицилиндровый двигатель ГАЗ-53 имеет пять коренных и четыре шатунных шейки.

а это 18 двигателей, Шатуинь-е шейкь расположены под углом 90°

Известен способ упрочнения галтелей коленчатых валов методом пластического деформирования путем обклтки гатгелей ноликами. Одногфемв -но за один оборот зала обкатываются рее шатунных и коренных шеек (Донецкий В А . Бунтос В.Н. и др. Увеличение ресурса мзшин te-хнологи- ческими методами. Машиностроение v., 1978, с.44)

Однако при известном способе вместе с увеличением ycTfsiocTHon прочности вала, увеличиваются удель -щр нафу-ки на опорные поверхности шеек и ссо т тстеенно ььч вкладыши, так как галгельны зоны имеют меньший диаметр чем самч нейкл. находятся ниже поверхности зячимая около 20% их поверхности и i e в(сп нишмают

SI

ел

О

нагрузки от давления газов, что требует увеличения длины шеек для уменьшения удельных нагрузок.

Увеличение длины шеэк и:едет : увеличению размеров и веса двигателя на 10- 15%, Повышение удельных нагрузок, если не удлинять шейки, приводит к усталостным разрушениям вкладышей. Кроме того, после обкатки галтелей биение коренных шеек доходит до 0,2 мм, что требует дополнительно операции шлифовки коренных шеек.

Цель изобретения - повышение качества обработки за счет увеличения усталостной прочности и точности формы обрабатываемого вала и сужение эксплуатационных удельных нагрузок на подшипники за счет сохранения площадей опорных поверхностей.

Поставленная цель достигается тем, что в способе упрочнения галтелей коленчатых валов поверхностным пластическим деформированием путем приложения усилий деформирования к галтелям коренных и шатунных шеек, согласно изобретению усилия деформирования прикладывают к галтелям на половине дуги окружности шатунных шеек со стороны противовесов, а коренных -со стороны шатунных шеек, затем измеряют биение каждой коренной шейки, опреде- ляют шейку, имеющую максимальное биение, выходящее за пределы допуска, и прикладывают дополнительное усилие деформирования к галтели коренной шейки, имеющей максимальное биение, на половине дуги ее окружности со стороны прилегающей шатунной шейки, в плоскости которой измерено максимальное биение.

При упрочнении по предлагаемому способу деформация односторонняя и направлена в сторону, противоположную деформации оси вала от упрочнения шатунных шеек. Биение вала уменьшается а две раза. При необходимости, если биение валз выше допустимого, в тех же зонах дывается дополнительная деформация к галтели, имеющей максимальное биение. Таким образом можно довести биение вала до требований чертежа, исключив необходимость дальнейшей шлифовки вала для устранения биения.

На фиг. 1 показан схематично общий вид коленчатого вала и зона приложения деформации к гаптели шатунной шейки по дуге 90 до 270°; на фиг. 2 - разрез А--А на фиг. 1 и зона приложения деформации к галтели шатунной шейки по дуге от 90 до 270°; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 2 и зона приложения деформации к галтели коренной шейки по дуге от 270° до 90°,

На чертежах приняты следующие обозначения: 1 - коренные шейки коленчатого вала, 2 - ролики, 3 - шатунные шейки, 4 - зоны галтели шатунной шейки, 5 - зоны гал- телей коренных шеек, 6 - индикатор часового типа, 7 - противовесы, 8 - ось вала.

Способ осуществляется следующим образом.

Упрочнение галтелей коленчатого валз

двигателя ЯМЗ. выполненного из стали 50Г и прошлифованного до 2 ремонтного размера и имеющего биение 0,01 мм, осуществлялось на токарно-винторезном станке при частоте вращения 10 об/мин.

Галтели 4 и 5 обкатывались твердосплавным роликом 2 радиусом 6 мм на половине дуги окружности шатунных шезк 4 со стороны противовесов 7, а коренных 5 со стороны шатунных шеек. Обкатку производят одной галтели -одним роликом усилием 350-400 кгс на глубину 1--I.5 мм. Затем измеряют биение каждой коренной шейки с . помощью индикатора 6. Определяют шейку с максимальным биением. Это 3-я коренная

шейка в плоскости 2-ой шатунной шейки - биение составляет 0,09 мм. Это максимальное биение, выходящее за пределы допуска. Дополнительное усилие деформирования прикладывают к 3-ей коренной шейке на

половине дуги ее окружности со стороны прилегающей шатунной шейки 2, в плоско- ста которой измерено максимальное биение. Дополнительным усилием доводим

биение этой шейки до 0,03 мм с помощью показаний индикатора 6, который контролирует биение в процессе деформации.

Проводились сравнительные мспытй- ния упрочнения галтелей коленчатых валов

по предлагаемому и известному способам (прототипу). Результаты сведены s таблицу. Из таблицы видно, что усталостная прочность коленчатых валов, галтели которых упрочнены по предлагаемому способу,

увеличилась на 13%.

Опорная поверхность шеек больше на 20%, что снижает удельные -нагрузки /. уменьшает усталостные разрушения вкладышей.

Биение валов по предлагаемому способу на порядок меньше, чем по известному, исключается шлифовка.

Снижается непараллельность осей шатунных шеек относительно оси коренных з

5 2 разе, что уменьшает перекос поршнгт е цилиндре на 0,05-0,08 мм.

Формула и з о б р 8 т е н и я

Способ упрочнения галтелей коленчатых а зл аз поБЗрхност ным пластическим де- формир Звенмем путем приложения УСИЛИЙ

деформирования к галтелям коренных и шатунных шеек, отличающийся тем, что, с целью повышен, 1Я качегл вз обработки 3d счет увеличения усталостной прочности и точности формы обрабатываемо о вала и снихения эксплуатационных удельных нагрузок на подшипники за счет сохранения площадей опорных поверхностей, усилия деформирования прикладывают к гал гелям на половине дуги окружности шатунных шеек со стороны

0

противовесов, а коренных - со стороны ша- тунных шеек, затем измеряют биение каж- дс й (репной шейки, определяют шейку, I, и j;/io максимальнее биение, выходящее 3J пределы допуска, и прикладываю пополнительное усилие дг- орм рсвания к .o ner.i коренной шейки, имеющей макси мальное биение, на половине дуги ео окружности со стороны прилучающей u aTVrfH i, шейки, в плоскости которой измерено симзл) поэ биение.

Использование, обработка металлов давлением, поверхностное упрочнение обрабатываемых поверхностей Сущность изобретения: при упрочнении галтелей коленчатых валов усилия деформирования прикладывают к ггл гелей коленчатых РЗЛОВ усилия деформирования прикладывают к галтелям на полозмне дуги окружности шэ- туннух шеек со стороны противовесов, а коренных - со стороны шатунных шеек. За- тэм измеряют биения каждой коренной шейки и определяют шейку, имеющую максимальное биение, выходящее за пределы попуска. Дополнительное усилие деформи- роззния прикллдыьаюг галтол.1 указанной выше коренной шейки, имеющей мэкси- .эльное биение, на половине дуги ее окружности со стороны прилегающей шатунной , в плоскости 1оюрои измерено мак- с мзльнсе биение. 3 ил., 1 габл.

0ff.1

Jff-ff ff

фие. 2

7

770