Индуктор для закалки щек коленвала Советский патент 1993 года по МПК C21D9/30 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к области индукционного нагрева, и может быть использовано при закалке плоских поверхностей, например участков щек коленчатых валов.

Целью изобретения является повышение эффективности закалки путем выбора формы индуктора в плоскости щеки, обеспечивающей торможение возникающих в процессе многоциклового нагружения трещин на ранних этапах их развития при одновременной закалке по крайней мере одной пары параллельных плоскостей, а также галтелей, что обусловливает повышение сопротивления усталости коленчатых .валов.

На фиг. 1 показан вид индуктора в плоскости кривошипа; на фиг. 2 - индуктор в плоскости, перпендикулярной плоскости щеки кривошипа; на фиг. 3 - график зависимостей для определения окружностей, описывающих форму индуктора в плоскости щеки.

Устройство (см. фиг. 1 и 2) состоит из активного 1 и спрейерного 2 полувитков, клеммы 3, изоляционного слоя 4, магнито- провода 5, гайки 6, болта 7 и шайбы 8, при помощи которых крепятся клеммы, трубок 9 и 10 для подвода закалочной жидкости. Витки индуктора выполнены в виде сопряженных между собой дуг окружностей радиусами соответствующими радиусам коренной и шатунной шеек обрабатываемого коленчатого вала.

Параметры, определяющие форму индуктора в плоскости щеки, находятся из следующих соображений (см. фиг. 3). Найдем расстояние от индуктора до центра окружностей. Рассмотрим трапецию АВОшОк. Ее высота CD равна высоте треугольника ВОШЕ. Из соотношений для площади АВОШЕ имеем;

СО

I

00

00

С

SdBOujE -j I CD I R

р(р-гш)(р-гО(р-(К-1СВ|)), (1)

где R - радиус кривошипа;

Гш - радиус шатунной шейки до чистовой обработки;

гк - радиус коренной шейки до чистовой обработки, ICBI S, где S-толщина трубки, р -- 1/2 (гк гш l (R S)) полупериметр АВОшЕ.

Из (1) следует:

I CD h .

я йёТйё -7к)(р - (R

R . откуда получим:

(2)

Использование: -индукционный нагрев при закалке участков щек коленчатых валов. Сущность изобретения: в конструкции индуктора полувитки последнего выполнены в виде сопряженных между собой дуг окружностей радиусами, соответствующими радиусам коренной и шатунной шеек обрабатываемого коленчатого вала, причем в области сопряжения окружностей размещен магнитопровод. Повышение качества закалки обеспечивается торможением возникающих в процессе многоциклового нагружения трещин на ранних этапах их развития при одновременной закалке по крайней мере одной пары параллельных плоскостей, а также галтелей, что и обусловливает повышение сопротивления усталости коленчатых валов.. 1 з.п. ф-лы, 3 и., 1 табл. fe

I CD I h

V(rK + гш + R - S)(-TK + гш + R - S)(rK - гш 5)(Гк + Јш

2R

(3)

Удаление центров окружностей от оси индуктора определяются соотношением

IDCU гш |Д| lDOKf гк2

IAI

(4)

плоскости щек коленчатого вала, лежат на пересечении прямых, две из которых параллельны оси индуктора и удалены от него на расстояние

1Д1

- Гш.- - -у--

где гк, гш - радиусы коренных и шатунных шеек до чистовой обработки;.

Л- величина перекрытия шевк.

Поэтому центры окружностей радиусами гк и гш, описывающих форму индуктора в

„-:&

+ ГШ +

R - 3)(-ГК + гш + R - 5)(Гк - гш + R - ,, - S) 2R

Устройство работает следующим образом.

Устройство крепится к трансформатору клеммами 3, Индуктор подводится к обра- батываемой поверхности детали так, чтобы щека кривошипа оказалась между полувитками 1 и 2 индуктора. При этом форма полувитков выб рана такой, чтобы максимально приблизить последние к плоскости опасного сечения, что позволяет тормозить развитие возникающих в процессе многоциклового нагружения трещин непосредственно при их возникновении. Кроме того, эффективность закалки повы- шается за счет одновременной закалки галтелей, что обусловлено выбором формы полувитков индуктора.

Клеммы 3 индуктора представляют собой пластины, суммарное сечение которых обеспечивает надежную работу индуктора, а также необходимую податливость, не препятствующую схождению и расхождению полувитков. Слой 4 обеспечивает изоляцию клемм одна от другой. Трубка 10 служит для подвода закалочной жидкости в спрейер- ную область.

Эффективность работы предлагаемого индуктора продемонстрирована посредст

плоскости щек коленчатого вала, лежат на пересечении прямых, две из которых параллельны оси индуктора и удалены от него на расстояние

1Д1

- Гш.- - -у--

hK гк - IAI

(5)

а третья перпендикулярна первым двум и удалена от индуктора на расстояние

(6)

вом закалки участков моделей коленчатых валов при их последующих испытаниях на усталость. Результаты сравнительных испытаний приведены в таблице.

Таким образом, предлагаемый индуктор для закалки щек коленвалов позволяет значительно повысить предельный изгибающий момент детали, что обусловлено выбором формы индуктора в плоскости щеки кривошипа.

Формула изобретения

пш гш- IAI2.

пк гк- IAI2,

h Гк + гш Н- R - S)(r + г,ц + R - 5)(ГК - rul 4- R -- 5)(ГК + гц| - R -f S) h .................. . ........................,......... ... .................

где Гц, гш радиусы коренных и шатунныхЛ - величина перекрытия шеек.

шеек;2. Индуктор по п. 1,отличающийR - радиус кривошипа:с я тем. что он выполнен с магнитопроводаS-толщина трубки, из которой изготов-ми. размещенными в местах сопряжения

лены витки индуктора;5 каждого из полувитков.

Фиг; Л

ТЪг.2

ft/8. 3