загрузка...
загрузка...
На головну

Технологія виробництва колінчастих валів

  1.  B На двигунах 2.3 л розмістіть зірочки розподілвалів так, щоб мітки UP (A) виявилися зверху, а установчі позначки (В) -на одній лінії з поверхнею головки циліндрів
  2.  Case study: «глибинна» технологія отримання інформації про латентних процесах на соціальних об'єктах
  3.  CASE-технологія створення інформаційних систем
  4.  I. Технологія організованого спілкування школярів.
  5.  II. ІННОВІРОВАНІЕ НАВЧАННЯ - ТЕХНОЛОГІЯ саморозвитку СОЦІАЛЬНО-ПЕДАГОГІЧНОЇ СЕРЕДОВИЩА
  6.  II. Технологія індивідуального виховного взаємодії з дитиною
  7.  III. Технологія педагогічної взаємодії з батьками школярів

Колінчасті вали відносяться до числа найбільш відповідальних деталей ДВС, що працюють в умовах знакозмінних динамічних навантажень. Шийки колінчастих валів відчувають високі питомі навантаження при наявності тертя ковзання.

За конструкцією колінчаті вали бувають (в залежності від типу, розміру та інших показників двигунів) цілими і складовими з двох-трьох груп кривошипів (колін), які, в свою чергу, бувають цілими, полусоставнимі (окремо виконується Рамов шийка) і складовими (окреме виготовлення Рамов і Мотильова шийок). Відмінності в конструкції визначають і відмінності в технологічному, процесі виготовлення колінчастого вала.

До матеріалу колінчастих валів пред'являються дуже високі вимоги. Для колінчастих валів зазвичай застосовуються вуглецеві стали марок 35, 40, 45 і 50Г, які в порівнянні з легованими менш схильні до виникнення різного роду вад і не вимагають складної термічної обробки.

Колінчасті вали швидкохідних двигунів, в залежності від ступеня напруженості, виготовляють з сталей 45, 40Х, ЗОХМА, 40ХНМА і 18Х2Н4ВА. Остання відрізняється високими показниками міцності і ударної в'язкості, а також зносостійкості.

Для поліпшення поверхневої твердості і зносостійкості шийок валів їх піддають загартуванню струмами високої частоти до 50 ... 55 HRC. Твердість шийок і втомну міцність всього вала із сталей 18Х2Н4ВА і 40ХНМА іноді підвищують азотуванням, місцевим наклепом і дробеструйной обробкою.

Знаходять застосування і колінчаті вали, виготовлені з модифікованого і високоміцного чавуну (наприклад, ВЧ50) з кулястої формою графіту для двигунів різного призначення.

Заготовки колінчастих валів отримують вільним куванням, штампуванням і відливанням.

Вільним куванням отримують заготовки валів великих двигунів, що випускаються малими серіями, для яких недоцільно робити складні і дорогі штампи. Через складність конфігурації валів заготовки тільки віддалено нагадують остаточну форму, тому при обробці видаляється велика кількість металу.

При вільному куванні обжимаються тільки Рамов шийки (рис. 10, а). Коліна виконуються способом передачі металу. На простягнутою із злитка пластині роблять ковальським сокирою з двох сторін надрубку, а потім віджимають метал тригранник. Пересувають трохи нижче бойок і зміщують метал. Послідовно шляхом передачі металу утворюють коліна I, II, III. Потім, роблячи по кінцях заготовки уступи, отримують кінцеві Рамов (корінні) шийки, фланець і пробні бруски (рис. 10, б). Для отримання колін, розташованих під кутом, одне коліно затискають між бойками, а з'єднання з іншим розгортають важелем і краном (шийку попередньо нагрівають, щоб уникнути розриву металу).

Мал. 10. Заготовки колінчастих валів

У валах, викував подібним чином, Мотильова шийки отримують вирізкою металу в суцільних колінах (рис. 10, б), Що є істотним недоліком даного способу, так як при цьому перерізаються волокна і послаблюється міцність металу вала.

Заготовки валів швидкохідних двигунів, що випускаються, як правило, великими серіями, отримують штампуванням в закритих штампах (при значних розмірах валів штампування здійснюється частинами в секційних штампах). При цьому методі волокна в заготівлі йдуть по контуру вала без відриву.

Невеликі вали штампують з прокату, більші - з злитків. Для видалення вад з зовнішньої поверхні злиток піддається механічній обробці, потім його злегка осаджують по осі і простягають на пластину.

Безпосередньо після кування (штампування) заготовки піддають термічній обробці: звичайної нормалізації (при t = 850 ° С) для вуглецевих і низьколегованих сталей і високої нормалізації для легованих сталей (наприклад, для 18Х2Н4ВА при t = 950 ° С). Мета термообробки - поліпшити структуру металу після можливого перегріву або наклепу при куванні, усунути напругу і полегшити подальшу чорнову обробку на верстатах.

Литі заготовки отримують в земляних формах (для великих двигунів), при цьому шийки відливаються порожніми, або в оболонкових формах (для автотракторних двигунів). Литі заготовки піддаються рентгенографическому контролю для виявлення внутрішніх прихованих раковин.

Вимоги до механічної обробки заготовок колінчастих валів наступні:

1) Осі всіх Рамов шийок повинні лежати на одній прямій. Неспіввісність Рамов (корінних) шийок при співвісних опорах рами призводить до появи у валі додаткових напружень (постійного знака) і до збільшення опорних реакцій. Допуск абсолютного радіального биття становить 0,03 ... 0,04 мм при dШ ? 180 мм і 0,05 ... 0,06 мм для шийок більшого діаметра (абсолютне биття - биття шийки відносно осі, що проходить через крайні Рамов шийки), допуск відносного радіального биття сусідніх корінних шийок - не більше 0,02 мм при dШ ? 180 мм і не більше 0,03 ... 0,04 мм для більшого діаметра;

2) вісь кожної Мотильова (шатунной) шийки повинна бути паралельна осі Рамов шийок. Допуск паралельності осей - 0,03 мм на 100 мм довжини;

3) торцева площина з'єднувального фланця повинна бути перпендикулярна до осі вала. Допуск торцевого биття при жорсткому з'єднанні фланця - не більше 0,005 мм на кожні 100 мм діаметру, при інших з'єднаннях - не більше 0,03 мм на 100 мм діаметру.

4) кути розвороту між мотилями щодо будь-якого мотиля, прийнятого за базу, повинні бути витримані в межах ± 30 °;

5) обробка за розмірами (рис. 11) ведеться з точністю, що вказана в табл. 3;

Мал. 11. Оброблювані поверхні колінчастого вала

Таблиця 3

Точність обробки колінчастого вала

 Розмір  поле допуску  Примітка
dК h6  Для валів всіх діаметрів
dШ h6  Для валів всіх діаметрів
H10  Довжина корінних шийок
lШ H10  Довжина шатунной шийки в разі фіксації по ній шатуна від осьового переміщення
r  ± 0,15 мм  На 100 мм радіусу кривошипа (r - радіус кривошипа)

6) механічні властивості валів повинні відповідати показникам, які встановлені в залежності від марки стали і категорії міцності. Обов'язковими показниками механічних властивостей є межа плинності, відносне звуження, ударна в'язкість і твердість;

7) кожен колінчастий вал повинен бути динамічно збалансований. Одно- і двоколійні вали, а також вали, що працюють з частотою обертання n <1000 хв-1, Допускається балансувати статично. Допустимий дисбаланс вказується в робочому кресленні;

8) шорсткість оброблених поверхонь колінчастих валів вказана в табл. 4.

Таблиця 4

Шорсткість обробки колінчастого вала

 номер поверхні  Шорсткість поверхні Ra, мкм  Примітка
 1,6  
 2, 3  0,2  Для шийок з dШ <100 мм
 2, 3  0,4  Для шийок з dШ > 100 мм
 0,8  Для шийок на підшипниках кочення
 0,4  все галтелі
 5, 6, 7, 8  12,5  Для тихохідних двигунів
 5, 6, 7, 8  0,4  Для швидкохідних двигунів (вали з легованих сталей)
 1,6 ... 0,8  всі отвори

Застосовується наступний технологічний процес виготовлення колінчастого вала двигуна середньої потужності при дрібносерійного виробництва з цельнокование заготовки з урахуванням:

1) обдирні операції відокремлюються від чистових;

2) найбільші труднощі в механічній обробці колінчастих валів обумовлюються їх відносно малою жорсткістю, тому для забезпечення найменших деформацій вали встановлюють і закріплюють по поверхнях, розташованим якомога ближче до оброблюваних частин вала;

3) пробні бруски у легованих сталей зазвичай відрізаються в механічному цеху після термообробки, у вуглецевих сталей - в ковальському цеху після поковки валу.

операція 05 - перевірка поковки, розмітка під обробку. У механічний цех кування може надходити або у вигляді пластини, або в уже частково обробленому вигляді (Рамов шийки попередньо утворені, коліна розгорнуті - рис. 10, б). Нижче розглядається другий випадок. Операція проводиться на розмічальній плиті за допомогою звичайних пристроїв;

операція 10 - зацентровка торців на горизонтально-свердлильному або спеціальному центрувальними верстаті;

операція 15 - обдирання Рамов шийок, зовнішніх сторін щік, потилиць мотилів, скосів. Операція виконується на великогабаритному токарному верстаті, як правило, забезпеченому двома або чотирма супортами, які розташовуються з передньої і задньої сторін верстата. Вал встановлюють одним кінцем в кулачки патрона, інший кінець підтримується центром. Перш за все виробляють обдирання і обточування шийок під люнети, причому спочатку обточують крайню шийку з боку задньої бабки. Щоб уникнути швидкого зносу і розробки центрового отвору, використовують обертовий задній центр. Після обробки крайней шийки вал знімають з центру і встановлюють на люнет. Обробка в люнетах дає можливість знімати стружку більшого перерізу, не побоюючись прогину вала. Після чорнової обточування залишають припуск 3 ... 5 мм на сторону для чистової обробки;

операція 20 - фрезерування бічних поверхонь щік. Операція проводиться на поздовжньо-фрезерному верстаті при установці колінчастого вала в призмах. Настановної базою служать Рамов шийки. На чистову обробку залишають припуск близько 5 мм;

операція 25 - розмітка контуру мотилів для вирізки металу (формування мотилів). Оскільки вирізка може здійснюватися кількома способами (висвердлюванням, вистрогіваніем і ін.), То і розмітка проводиться по-різному. У першому випадку по контуру мотиля розмічають і закернівают всі отвори, що підлягають свердлінню, з перекриттям один одного на 2 ... 3 мм; у другому розмічається тільки межа довбання і два допоміжних отвори в кутах контуру для повороту і виведення різця (рис. 10, в);

операція 30 - вирізка (висвердлювання) металу для освіти кривошипа (мотиля). Видалення металу може здійснюватися такими способами:

- Висвердлювання по контуру;

- Довбання по контуру;

- Вирізка круглої або стрічковою пилкою;

- Газове різання.

Метод висвердлювання матеріалу вимагає подальшої зачистки довбанням залишилася зубчастої поверхні, щоб при обточуванні Мотильова шийки оберегти різець від ударів.

Вельми продуктивний метод - газове різання. Раніше вважалося, що вона шкідливо впливає на структуру металу. Однак, залишаючи припуски 5 ... 10 мм, можна в подальшому повністю видалити дефектний шар;

Мал. 12. Облицювання Мотильова шийок вала на верстаті з

обертовим супортом

операція 35 - чорнова обточування Мотильова шийок і внутрішніх сторін щік. Застосовується спеціальний верстат з обертовим супортом (рис. 12). Колінчастий вал укладають Рамов шийками як базовими поверхнями на призматичні стійки 10, встановлені на станині верстата 9. Колінчастий вал закріплюють нерухомо. Корпус 7 супорта може пересуватися уздовж станини 9станка; крім того, він забезпечений направляючими 8для поперечного переміщення. Усередині корпусу супорта поміщено кільце 3, забезпечене зубчастим ободом 4и отримує обертальний рух від черв'яка 5, - таким чином здійснюється головний рух інструменту. До кільця прикріплені дві призматичні напрямні 2, за якими в радіальному напрямку пересуваються два супорти 1с різцями. Рух передається від електродвигуна 6.

Ось оброблюваної Мотильова шийки поєднують з віссю обертового кільця поворотом колінчастого вала навколо осі і поперечним пересуванням корпусу супорта 7. Для перевірки установки вала служить скоба 11, якої вимірюють відстань від накерненного центру Мотильова шийки на зовнішній стороні щоки до внутрішнього паска на обертовому кільці. При обточуванні шийки різець подається поздовжнім рухом корпусу. Для підрізування внутрішніх сторін щік подачу здійснюють радіальним переміщенням супортів з різцями. Одночасно обточують заокруглення на нижніх поверхнях щік.

При відсутності верстата з обертовим супортом марнотрати ліві шийки обточують на токарних верстатах (рис. 13). На кінці колінчастого вала надягають диски 5, забезпечені центровими втулками 2, становище яких має відповідати осях обточувати Мотильова шийок.

Мал. 13. Облицювання Мотильова шийок на токарному верстаті

Диски для вала встановлюють на плиті, ретельно вивіряючи їх кутове положення по розмічальних ризикам. Щоб збільшити жорсткість вала і зменшити деформації, між щоками і дисками по осі центрів верстата встановлюють розпірки 3, а не оброблювані в даній установці мотилі скріплюють планками 4 і болтами. Обертання валу передають повідцем через отвір 6в диску. Через обертання великих неврівноважених мас такий метод малопродуктивний і недостатньо точним. Прикріплення до планшайбе важкого свинцевого противаги 1лішь частково усуває цей недолік;

операція 40 - свердління отворів в шийках. Отвори в Рамов шейках обробляють на універсально-розточувальному або горизонтально-свердлильному верстаті. Їх свердлять спіральними свердлами, а потім розточують борштанг з різцями. Подібним же чином обробляють отвори в Мотильова шейках. Якщо ці отвори недоступні для обробки інструментом, встановленим в шпинделі верстата (заважають фланці або сусідні коліна), то використовують кутові машинки з конічними передачами з приводом від електродвигуна або верстата;

операція 45 - термообробка. Для вуглецевих сталей - відпустка (нагрів до 600 ... 650 ° С і охолодження з піччю), для легованих сталей - гарт при 800 ° С і високий відпустку при 500 ° С;

операція 50 - розмітка під обробку бічних і зовнішніх площин, скосів і потилиць щік - проводиться на розмічальній плиті;

операція 55 - чистове стругання або фрезерування бічних сторін щік - проводиться на поперечно-стругальні або фрезерному верстаті;

операція 60 - остаточна обточування потилиць, скосів і зовнішніх площин щік - виконується на токарному верстаті при установці в центрах;

операція 65 - перецентровка вала. Необхідність цієї операції обґрунтовується тим, що при обробці потилиць, скосів, зовнішніх сторін щік (особливо при обдирні операціях) центрові отвори розбиваються і вже не можуть служити надійною настановної базою при обробці Рамов шийок. На універсально-розточувальному верстаті растачивают пояски в отворах Рамов шийок по кінцях вала. У ці паски вставляють центрові пробки для подальшої установки вала в центри токарного верстата.

У деяких випадках перецентровку виробляють після термообробки, а обробку потилиць, скосів зовнішніх площин щік - в одній операції з обробкою Рамов шийок;

операція 70 - остаточна обточування Рамов шийок.

Для забезпечення належної точності обробку проводять в наступній послідовності. Спочатку обробляють все шийки з припуском 0,4 ... 0,5 мм на сторону, йдучи від крайніх шийок до середнім з установкою люнетів під оброблені шийки. Останні проходи часто ведуть різцями з широкою ріжучої кромкою при глибині різання 0,1 мм і подачі 10 ... 15 мм / об. Жолобники обробляють широкими фасонними різцями;

операція 75 - чистове обточування Мотильова шийок і внутрішніх сторін щік - проводиться на верстаті з обертовим супортом. Ось Мотильова шийки поєднують з віссю обертового кільця. У цій же операції може проводитися полірування Мотильова шийок. Тоді на супорті замість різців закріплюється дерев'яна колодка з наждаковим полотном;

операція 80 - розмітка отворів на фланці і паза для посадки шестерні приводу;

операція 85 - свердління похилих мастильних отворів - проводиться на радіально-свердлильному верстаті, встановлюючи вал під кутом. У великих валів цю операцію проводять на універсально-розточувальному верстаті;

операція 90 - свердління і зенкування отворів у фланці з припуском і розгортання їх разом з фланцем приєднується вала - проводиться на горизонтально-свердлильному або універсально-розточувальному верстаті;

операція 95 - фрезерування паза на вертикально-фрезерному верстаті;

операція 100 - обробка Рамов шийок. Застосовується шліфування, полірування, частіше мікрошліфування (суперфінішірованіе). Для останнього створено ряд спеціальних верстатів, де бруски автоматично притискаються до шийок вала, а також спеціальні пристосування, що дозволяють виробляти суперфінішірованіе на токарному верстаті. Суперфінішування проводиться абразивними брусками з зернистістю 400 ... 600. Продукти зносу брусків з частинками металу змиваються струменем гасу. Припуск на суперфінішірованіе становить 0,003 ... 0,015 мм.

Полірування проводиться еластичними колами, на які нанесена абразивний паста. Кола виготовляються з повсті, фетру, бязі, парусини і шкіри; швидкість обертання кіл до 40 м / с.

Суперфінішування і полірування не усувають похибки форми.

Притирання застосовується в тих випадках, коли необхідно забезпечити високу точність розмірів і необхідну шорсткість поверхні шийки. Вона проводиться чавунними або мідними прітірамі з притиральні паста, що складаються з дрібнозернистого абразивного порошку, змішаного з парафіном, олією, гасом і іншими рідинами. Припуск на притирання 0,005 ... 0,020 мм.

Шліфування Мотильова шийок колінчастих валів менших розмірів може проводитися на спеціальних шліфувальних верстатах, найчастіше з двостороннім приводом (рис. 14).

Мал. 14. Шліфування Мотильова шийок

Вал кінцевими корінними шийками встановлюють в патрони 1 з ексцентрично розташованими гніздами 4. Все Мотильова шийки шліфують на одному верстаті з трьох позицій. Для цього на кінець вала надівають ділильний диск 3, забезпечений трьома пазами 5для фіксуючого штифта 2. Положення паза 5 при надяганні диска має строго відповідати отвору найближчій Мотильова шийки, що перевіряється спеціальним калібром. На кожній позиції шліфують пару Мотильова шийок, розташованих в одній площині. Шліфовані шийки підтримують люнетами 6. При шліфуванні шийок використовують прилади з індикаторами, що дозволяють вимірювати діаметр під час роботи верстата;

операція 105 - балансування колінчастого вала - проводиться на спеціальному балансувальному пристосуванні (статичне балансування) або балансувальне верстаті (динамічне балансування).

Балансування колінчастих валів. На балансування колінчастого вала слід звернути найсерйознішу увагу, бо при значній частоті обертання неврівноважені маси викликають вібрацію, підвищений знос і навіть порушення правильного функціонування двигуна.

Усунення неврівноваженості вирішується шляхом включення в технологічний процес виготовлення операції балансування - статичної чи динамічної. Балансування не слід змішувати з уравновешиванием поршневих двигунів, при якому вирішується чисто конструктивна задача взаємного урівноваження в самому двигуні сил інерції рухомих частин.

Статичне балансування. При обертанні вала, коли центр ваги його не лежить на осі обертання, виникає відцентрова сила

Q = mrw2,

де m - Маса вала, що дорівнює G / g; r - Відстань центра ваги вала від осі обертання; w - Кутова швидкість обертання, що дорівнює (?n) / 30; n - Частота обертання валу; G - Вага вала.

Неврівноваженість вала може бути наслідком не тільки його неправильного виготовлення і збірки, а й нерівномірного щільності металу.

Завданням статичного балансування є поєднання центру ваги колінчастого вала з віссю обертання. Процес здійснюється за допомогою пристосування, що складається з двох паралельних пластин-ножів. Колінчастий вал з неврівноваженою масою, перекочуючись по ножах, самовстановлюється так, що його центр ваги займає нижче становище. Врівноважуючи вал шляхом видалення металу або додавання противаги, домагаються його нейтрального положення. Таким чином центр ваги вала поєднують з віссю обертання і усувають дію відцентрової сили Q.

Динамічне балансування. Розглянемо два випадки неврівноваженості (рис. 15).

У першому випадку (рис. 15, а) Відношення довжини до діаметру невелика. Припустимо, що вплив неврівноваженості зводиться до дії вантажу М, розташованої в будь-якій точці на колі диска.

При балансуванні важливо забезпечити положення центра ваги диска на осі обертання, що досягається прикріпленням вантажу М1. Причому взаємне розташування вантажів М і М1 по довжині диска в даному випадку не грає істотного значення, так як довжина диска невелика.

У другому випадку (рис. 15, б) Довжина деталі значно більше діаметра. Балансуючи цю деталь статично, ми знаходимо значення неврівноваженої маси. Однак тут уже не байдуже становище врівноважує вантажу по довжині, так як в разі розташування його в точках А чи В при обертанні деталі виникає момент від пари відцентрових сил, що дорівнює відповідно mrw2l2 або mrw2l1 (М = М1= М2).

Мал. 15. Балансування колінчатих валів

Звідси випливає, що при балансуванні довгою деталі (зокрема, колінчастого вала) необхідно забезпечити збіг осі обертання з віссю інерції.

Балансування, що забезпечує дотримання такої умови, називається динамічною. Динамічне зрівноважування колінчастих валів засноване на теоретичної передумові, що будь-яке число відцентрових сил, що діють на вал, може бути приведено до двох рівнодіюча відцентровим силам, прикладеним в площинах двох крайніх торців валу. При динамічному балансуванню домагаються врівноважування як відцентрових сил, так і пари сил. Слід зазначити, що динамічне балансування передбачає наявність і статичного балансування.

В процесі динамічного балансування:

- Визначають значення і напрямок неврівноважених сил;

- Усувають неврівноваженість, додаючи або знімаючи врівноважують маси в двох довільно вибраних площинах приведення, розташованих перпендикулярно до осі обертання.

Принцип роботи балансувальних верстатів полягає в тому, що вал встановлюється на дві пружні опори, підтримувані пружинами. При обертанні неврівноваженого вала виникають коливання опор. Ці коливання вимірюють при найбільших амплітудах, т. Е. В умовах резонансу вала і опори.

Балансування виконують спочатку в одній площині приведення, для чого одну опору жорстко закріплюють. Коливання системи відбуваються у вертикальній площині відносно нерухомої опори. Для врівноваження до валу прикріплюють вантажі. Потім таким же чином урівноважують вал і в іншій площині, закріплюючи вже іншу опору.

Надлишкові маси видаляють фрезеруванням.

В даний час балансувальні верстати забезпечуються електричними і оптичними пристроями. Зокрема, на верстатах з пружними опорами використовують електричні методи компенсації дисбалансу з використанням індукційних датчиків.

Питання для самоперевірки:


лекція 17

Основні поняття Про ТЕХНОЛОГІЇ ЗБІРКИ МАШИН

1. Поняття про процеси складання машин і класифікація видів складання.

2. Організаційні форми складання.

3. Розмірні ланцюги, їх визначення, види.

4. Методи розрахунку плоских розмірних ланцюгів.

5. Основні методи досягнення точності замикаючої ланки

6. Проектування технологічних процесів складання.

 




 виготовлення семяпроводов |  Виготовлення ланок ланцюгів |  виготовлення зірочок |  виготовлення шнеків |  Виготовлення колінчастих осей і валів |  виготовлення хрестовин |  Виготовлення пружин і ресор |  Технологія виробництва поршнів |  Технологія виробництва поршневих кілець |  Технологія виробництва поршневих пальців |

загрузка...
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати